MX2015001596A - Sistemas y metodos para inspeccionar y monitorear un oleoducto. - Google Patents

Abstract

Sistemas y métodos para inspeccionar y monitorear una superficie interior de un oleoducto; un sistema incluye un raspador acomodado dentro del oleoducto, uno o más dispositivos de cómputo ópticos acomodados en el raspador adyacentes a la superficie interior del oleoducto para monitorear al menos una sustancia presente en la superficie interior; los dispositivos de cómputo ópticos incluyen al menos un elemento computacional integrado configurado para interactuar ópticamente con al menos una sustancia y así generar luz ópticamente interactuada, y al menos un detector acomodado para recibir la luz ópticamente interactuada y generar una señal de salida correspondiente a una característica de al menos una sustancia; un procesador de señal está acoplado de manera comunicativa al menos a un detector de cada dispositivo de cómputo óptico para recibir la señal de salida de cada dispositivo de cómputo óptico y determinar la característica de al menos una sustancia.

Description

t SISTEMAS Y METODOS PARA INSPECCIONAR Y MONITOREAR UN OLEODUCTO ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invención se refiere a sistemas de análisis óptico y, en particular, sistemas y métodos que emplean sistemas de análisis óptico para inspeccionar y monitorear las partes internas de un oleoducto.

En la industria del gas y petróleo, una herramienta conocida como un "raspador" se refiere a cualquiera de una variedad de dispositivos de inspección en linea móviles que son introducidos y transportados (por ejemplo, bombeados, empujados, jalados, auto-impulsados, etcétera) a través de un oleoducto o una tubería de caudal. Los raspadores con frecuencia tienen varias funciones .básicas mientras atraviesan el oleoducto, incluyendo la limpieza del oleoducto para asegurar un caudal de fluido no obstruido y separar diferente fluidos que fluyen a través del oleoducto. Sin embargo, los raspadores modernos pueden ser instrumentos altamente sofisticados que incluyen circuitos electrónicos y sensores empleados para recopilar diversas formas de datos durante el recorrido a través del oleoducto. Dichos raspadores, con frecuencia referidos como raspadores inteligentes o raspadores de inspección en línea, se pueden configurar para inspeccionar los componentes internos o el interior del oleoducto, y capturar y registrar información geométrica especifica relacionada con el tamaño y posicionamiento del oleoducto en cualquier punto determinado a lo largo de la longitud del mismo. Los raspadores inteligentes también se pueden configurar para determinar el grosor de la pared de la tubería y la integridad de la soldadura de juntas de tubería con el equipo de detección apropiado.

Raspadores inteligentes, los cuales también se refieren como herramientas de inspección en línea, típicamente utilizan teenologías como transductores acústicos electromagnéticos y fuga de flujo magnético (MFL) para detectar corrosión por picadura de la superficie, corrosión, grietas y defectos de soldadura en oleoductos de acero/ferrosos. Se ha empleado tecnología de resonancia acústica y tecnología ultrasónica para detectar diversos aspectos y defectos de un oleoducto. Después que se ha completado el corrimiento de un raspador, datos de posición registrados desde diversos sensores externos se combinan con los datos de evaluación del oleoducto (corrosión, grietas, etcétera) derivados del raspador para generar una caracterización y un mapa de defectos específicos de la ubicación. Los datos combinados son útiles para determinar la ubicación general, tipo, y tamaño de diversos tipos de defectos de tubería. Los datos también se pueden utilizar para juzgar la severidad de los defectos y ayudar al equipo de reparación a ubicar y reparar los defectos.

Aunque raspadores inteligentes convencionales generalmente pueden ubicar diversos defectos del oleoducto, en su mayoría estos no pueden proporcionar motivos adecuados respecto al porqué está ocurriendo o ha ocurrido un defecto particular. Por ejemplo, la corrosión del oleoducto se puede desarrollar por muchísimas razones, incluyendo la presencia de ácidos u otras sustancias cáusticas y productos químicos que fluyen dentro del oleoducto. El saber "porqué" está ocurriendo la corrosión u otro evento, puede brindar ventajas a un operador para detener o de otra manera revertir los efectos corrosivos.

También, raspadores inteligentes convencionales no pueden monitorear de manera eficiente la formación tanto de depósitos orgánicos como inorgánicos detectados en los oleoductos y líneas de caudal. Típicamente, el análisis de dichos depósitos se lleva a cabo fuera de línea utilizando análisis de laboratorio, tal como métodos espectroscópicos y/o químicos en húmedo, los cuales analizan una muestra extraída del fluido. Aunque los análisis fuera de línea en retrospectiva pueden ser satisfactorios en algunos casos, no obstante estos no permiten capacidades de análisis en tiempo real o en tiempo casi real sino que más bien con frecuencia requieren de horas a dias para completar el análisis. Durante el tiempo muerto entre la recolección y el análisis, las características de la muestra extraída de la composición química con frecuencia cambian, haciendo así que las propiedades de la muestra no sean indicativas de la verdadera composición o característica química. La identificación eficiente y precisa de depósitos orgánicos e inorgánicos en oleoductos podría proporcionar ventajas a los operadores de los oleoductos para mitigar una acción correctiva costosa. Además, la identificación precisa de la concentración de dichas acumulaciones de depósito en los oleoductos puede proporcionar información valiosa sobre la efectividad de los tratamientos diseñados para contrarrestar los depósitos.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención se refiere a sistemas de análisis óptico y, en particular, sistemas y métodos que emplean sistemas de análisis óptico para inspeccionar y monitorear los componentes internos de un oleoducto.

En algunos aspectos de la divulgación, se divulga un sistema para inspeccionar y monitorear una superficie interior de un oleoducto. El sistema puede incluir un dispositivo de inspección en linea móvil acomodado dentro del oleoducto, uno o más dispositivos de cómputo ópticos acomodados en el dispositivo de inspección en linea móvil adyacente a la superficie interior del oleoducto para monitorear al menos una sustancia presente en la superficie interior. Uno o más dispositivos de cómputo ópticos pueden incluir al menos un elemento computacional integrado configurado para interactuar ópticamente con al menos una sustancia y asi generar luz ópticamente interactuada, y al menos un detector acomodado para recibir la luz ópticamente interactuada y generar una señal de salida correspondiente a una característica de al menos una sustancia. El sistema además puede incluir un procesador de señal acoplado de manera comunicativa al menos a un detector de cada dispositivo de cómputo óptico para recibir la señal de salida de cada dispositivo de cómputo óptico, el procesador de señal está configurado para determinar la característica de al menos una sustancia tal como es detectada por cada dispositivo de cómputo óptico y proporcionar una señal de salida resultante.

En otros aspectos de la divulgación, se divulga un método para inspeccionar y monitorear una superficie interior de un oleoducto. El método puede incluir, introducir un dispositivo de inspección en linea móvil dentro del oleoducto, el dispositivo de inspección en línea móvil tiene uno o más dispositivos de cómputo ópticos acomodados en el mismo adyacentes a la superficie interior del oleoducto, en donde cada dispositivo de cómputo óptico tiene al menos un elemento computacional integrado ahí acomodado, interactuar ópticamente radiación electromagnética irradiada desde al menos una sustancia presente en la superficie interior del oleoducto con al menos un elemento computacional integrado de cada dispositivo de cómputo óptico, y determinar con el procesador de señal una característica de al menos una sustancia detectada por cada dispositivo de cómputo óptico.

Las características y ventajas de la presente invención serán fácilmente aparentes para aquellos expertos en la téenica al momento de una lectura de la descripción de las modalidades preferidas a continuación.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Las siguientes figuras se incluyen para ilustrar algunos aspectos de la presente invención, y no debieran ser vistas como modalidades exclusivas. La materia sujeto divulgada tiene la capacidad para modificaciones, alteraciones, combinaciones y equivalentes considerables en forma y función, tal como se le ocurrirá a aquellos expertos en la técnica y quienes gocen del beneficio de esta divulgación.

La figura 1 ilustra un elemento de computación integrado ejemplar, de acuerdo con una o más modalidades.

La figura 2 ilustra un diagrama en bloques que de manera no mecánica ilustra la forma en que un dispositivo de cómputo óptico distingue radiación electromagnética relacionada con una característica de interés de otra radiación electromagnética, de acuerdo con una o más modalidades.

Las figuras 3A-3D ilustran sistemas ejemplares para monitorear los componentes internos de un oleoducto, de acuerdo con una o más modalidades.

La figura 4 ilustra un dispositivo de cómputo óptico ejemplar, de acuerdo con una o más modalidades.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La presente invención se refiere a sistemas de análisis óptico y, en particular, a sistemas y métodos que emplean sistemas de análisis óptico para inspeccionar y monitorear los componentes internos de un oleoducto.

Los sistemas y métodos ejemplares aquí descritos emplean diversas configuraciones de dispositivos de cómputo ópticos, comúnmente también referidos como "dispositivos óptico-analíticos" para la inspección y monitoreo de los componentes internos de un oleoducto, incluyendo la superficie radial interior del oleoducto y el fluido que fluye dentro del mismo. Los dispositivos de cómputo ópticos se pueden acomodar o de otra manera instalar en un dispositivo de inspección en linea móvil, también conocido como un "raspador". Una ventaja significativa y distinta de los dispositivos de cómputo ópticos divulgados, los cuales se describen con mayor detalle a continuación, es que estos se pueden configurar para detectar y/o medir específicamente un componente o característica particular de interés de una composición química u otra sustancia, permitiendo así un análisis cualitativo y/o cuantitativo de sustancias del oleoducto que ocurren sin tener que extraer una muestra y llevar a cabo análisis que consume tiempo de la muestra en un laboratorio fuera de sitio. Como resultado, los dispositivos de cómputo ópticos de manera conveniente pueden proporcionar un monitoreo en tiempo real o en tiempo casi real de las partes internas del oleoducto que en el presente no se puede lograr con ningún análisis en-sitio en un sitio de trabajo o a través de análisis más detallados que ocurren en un laboratorio .

En operación, por ejemplo, los dispositivos de cómputo ópticos tal como están instalados en un dispositivo de inspección en línea móvil, pueden ser útiles y de otra manera convenientes en el escaneo y mapeo químico de los componentes internos de una pared de oleoducto y también en el monitoreo de los fluidos que fluyen dentro del oleoducto. En otros aspectos, los dispositivos de cómputo ópticos, tal como están instalados en el dispositivo de inspección en linea móvil, además pueden ser útiles y de otra manera convenientes en el monitoreo de reacciones químicas que ocurren dentro del oleoducto, monitoreando la efectividad de una operación de mantenimiento llevada a cabo dentro del oleoducto, detectando sustancias en todos los puntos alrededor de y que fluyen a través del dispositivo de inspección en línea móvil, determinando la velocidad y distancia del dispositivo de inspección en línea móvil dentro del oleoducto, detectando soldaduras del oleoducto y sus composiciones químicas, inspeccionando los recubrimientos internos del oleoducto, detectando corrosión y/o la severidad de pérdida de metal en el oleoducto, combinaciones de los mismos, y muchas otras aplicaciones tal como podrán apreciar aquellos expertos en la téenica. Con la capacidad para llevar a cabo análisis de composición química en tiempo real o en tiempo casi real, los sistemas y métodos divulgados pueden proporcionar cierta medición de control proactivo o responsivo sobre un caudal de fluido dentro del oleoducto o una operación de mantenimiento que se está llevando a cabo en el mismo. Los sistemas y métodos además pueden informar a un propietario u operador del oleoducto la ubicación exacta y la causa de un defecto del oleoducto, pueden permitir la recopilación y archivado de información de fluido en conjunto con información operativa para utilizar operaciones posteriores, y/o mejorar la capacidad para una ejecución de trabajo remoto.

Aquellos expertos en la téenica fácilmente apreciarán que los sistemas y métodos divulgados pueden ser convenientes para uso en la industria del gas y petróleo debido a que los dispositivos de cómputo ópticos descritos proporcionan medios efectivos en costo, reforzados y precisos para inspeccionar y monitorear los componentes internos de un oleoducto utilizado para llevar o de otra manera transportar hidrocarburos. Sin embargo, se apreciará que los sistemas y métodos aquí descritos de igual manera aplican a otros campos de la tecnología incluyendo, pero no limitado a, la industria alimenticia, la industria médica y de fármacos, diversas aplicaciones industriales, industrias de maquinaria pesada, industrias mineras, o cualquier campo donde puede ser conveniente inspeccionar y monitorear en tiempo real o en tiempo casi real los componentes internos de un oleoducto, tuberías u otro tipo de línea de caudal. Por ejemplo, la instalación de los dispositivos de cómputo ópticos divulgados en un dispositivo de inspección en línea móvil puede resultar útil en la inspección y monitoreo de los componentes internos de líneas de agua potable o líneas de alcantarillado asi como estructuras de tubería relacionadas.

Tal como aquí se utiliza, el término "fluido" se refiere a cualquier sustancia que tenga la capacidad de fluir, incluyendo sólidos en partículas, líquidos, gases, suspensiones, emulsiones, polvos, lodos, vidrios, combinaciones de los mismos y similares. En algunas modalidades, el fluido puede ser un fluido acuoso, incluyendo agua, tal como agua de mar, agua dulce, agua potable, agua para beber, o similar. En algunas modalidades, el fluido puede ser un fluido no acuoso incluyendo compuestos orgánicos, de manera más específica, hidrocarburos, aceite, un componente refinado del aceite, productos petroquímicos, y similares. En algunas modalidades, el fluido puede ser un fluido de tratamiento o un fluido de formación subterránea. Los fluidos también pueden incluir diversas mezclas fluibles de sólidos, líquidos y/o gases. Gases ilustrativos que se pueden considerar fluidos, de acuerdo con las presentes modalidades incluyen, por ejemplo, aire, nitrógeno, dióxido de carbono, argón, helio, metano, etano, butano y otros gases de hidrocarburos, combinaciones de los mismos, y/o similares.

Tal como aquí se utiliza, el término "característica" se refiere a una propiedad química, mecánica o física de una sustancia o material. Una característica de una sustancia puede incluir un valor cuantitativo o una concentración de uno o más componentes químicos presentes dentro de la sustancia. Dichos componentes químicos se pueden referir aquí como "analitos". Características ilustrativas de una sustancia que puede ser monitoreada con los dispositivos de cómputo ópticos aquí divulgados pueden incluir, por ejemplo, composición química (por ejemplo, identidad y concentración en total o de componentes individuales), contenido de impurezas, pH, viscosidad, densidad, fuerza iónica, sólidos disueltos totales, contenido de sal, porosidad, opacidad, contenido de bacterias, combinaciones de los mismos, y similares.

Tal como aquí se utiliza, el término "radiación electromaqnética" se refiere a ondas de radio, radiación de microondas, radiación de infrarrojo y casi infrarrojo, luz visible, luz ultra violeta, radiación de rayos X y radiación de rayos gama.

Tal como aquí se utiliza, el término "dispositivo de cómputo óptico" se refiere a un dispositivo óptico que está configurado para recibir una entrada de radiación electromagnética desde una sustancia o una muestra de la sustancia, y producir una salida de radiación electromagnética desde un elemento de procesamiento acomodado dentro del dispositivo de cómputo óptico. El elemento de procesamiento puede ser, por ejemplo un elemento computacional integrado (ICE) utilizado en el dispositivo de cómputo óptico. Tal como se analiza con mayor detalle a continuación, la radiación electromagnética gue de forma óptica interactúa con el elemento de procesamiento es cambiada para ser legible por un detector, de manera que una salida del detector puede ser correlacionada con al menos una característica de la sustancia que está siendo medida o monitoreada. La salida de la radiación electromagnética desde el elemento de procesamiento puede ser radiación electromagnética reflejada, radiación electromagnética transmitida, y/o radiación electromagnética dispersada. Ya sea que el detector analice radiación electromagnética reflejada o transmitida, esto puede ser dictado por los parámetros estructurales del dispositivo de cómputo óptico así como otras consideraciones conocidas por aquellos expertos en la téenica. Además, la emisión y/o esparcimiento de la sustancia, por ejemplo a través de fluorescencia, luminiscencia, esparcimiento Raman, y/o esparcimiento Raleigh, también pueden ser monitoreadas por los dispositivos de cómputo ópticos.

Tal como aquí se utiliza, el término "interactúa ópticamente" o variaciones del mismo se refiere a la reflexión, transmisión, esparcimiento, difracción o absorción de radiación electromagnética ya sea en, a través o desde uno o más elementos de procesamiento (es decir, elementos computacionales integrados). Por consiguiente, luz ópticamente interactuada se refiere a radiación electromagnética que ha sido reflejada, transmitida, esparcida, difractada o absorbida por, emitida o re irradiada, por ejemplo, utilizando elementos computacionales integrados, pero también puede aplicar a la interacción con un fluido o cualquier otra sustancia.

Tal como aquí se utiliza, el término "sustancia", o variaciones del mismo, se refiere al menos a una parte de una materia o material de interés que se va a evaluar utilizando los dispositivos de cómputo ópticos descritos aquí como instalados o de otra manera acomodados en un dispositivo de inspección en linea móvil. En algunas modalidades, la sustancia es la característica de interés, conforme a lo antes definido, y puede incluir cualquier componente integral de un oleoducto o un fluido que fluye dentro del oleoducto, pero de igual manera se puede referir a cualquiera material sólido o composición química. Por ejemplo, la sustancia puede incluir compuestos que contienen elementos tales como bario, calcio, manganeso, azufre, sulfatos, hierro, estroncio, cloruro, mercurio, etcétera, y cualquier otra composición química que pueda conducir a precipitación dentro del oleoducto. La sustancia también se puede referir a parafinas (por ejemplo, n-alcanos de bajo peso molecular (M) (C2o-C40) a una alta proporción de iso-alcanos de alto M), ceras, asfáltenos, aromáticos, espumas saturadas, sales, sales minerales disueltas (es decir, asociadas con salmueras producidas y potencial de formación de sarro), materiales en partículas, arena u otras partículas sólidas, etcétera y cualquier otra composición química que pueda conducir a la formación de depósitos dentro de un oleoducto. En algunos aspectos, la sustancia se refiere a soldaduras dentro de un oleoducto, o bacterias que tienden a congregarse en dichas soldaduras. En otros aspectos todavía, la sustancia se puede referir a recubrimientos de oleoducto y al material del oleoducto en sí mismo.

En otros aspectos, la sustancia puede incluir cualquier material o composición química añadida al oleoducto a fin de tratar el oleoducto para hidratos o la acumulación de uno o más depósitos orgánicos o inorgánicos. Sustancias de tratamiento ejemplares pueden incluir, pero no se limitan a, ácidos, compuestos que generan ácidos, bases, compuestos que generan base, biocidas, surfactantes, inhibidores de sarro, inhibidores de corrosión, agentes gelificantes, agentes reticulantes, agentes anti-formación de sedimentos, agentes de espumado, agentes de eliminación de espuma, agentes antiespumantes agentes emulsionantes agentes desemulsionantes, agentes de control de hierro, agentes de sostén u otros materiales en partículas, grava, desviadores de partículas, sales, aditivos de control de pérdida de fluido, gases, catalizadores, agentes de control de arcilla, agentes quelantes, inhibidores de corrosión, dispersantes, floculantes, eliminadores (por ejemplo, eliminadores de H2S, eliminadores de CO2 o eliminadores de 02), lubricantes, rompientes, rompientes de liberación retrasada, reductores de fricción, agentes de puenteo, viscosificadores, agentes de ponderación, solubilizantes, agentes de control de reología, modificadores de viscosidad, agentes de control de pH (por ejemplo, sustancias búfer), inhibidores de hidratos, modificadores de permeabilidad relativa, agentes de desviación, agentes de consolidación, materiales fibrosos, bactericidas, rastreadores, sondas, nanopartículas, y similares. Combinaciones de estas sustancias se pueden referir como una sustancia también.

Tal como aquí se utiliza, el término "muestra" o variaciones del mismo, se refiere al menos a una porción de una sustancia o composición química de interés que se va a probar o de otra manera evaluar utilizando dispositivos de cómputo ópticos descritos como instalados o de otra manera acomodados en un dispositivo de inspección en línea móvil. La muestra incluye la característica de interés, tal como se definió antes, y puede ser cualquier fluido, tal como aquí se define, o de otra manera cualquier sustancia sólida o material tal como, pero no limitado a, soldaduras o la pared interior de un oleoducto.

Tal como aquí se utiliza, el término "oleoducto" incluye cualquier conducto en el cual se mueve un fluido, incluyendo cualquier sistema de caudal en tierra o marítima, tal como sistemas de línea principal, elevadores, líneas de caudal utilizadas para transportar fluido no tratado entre una cabeza de pozo y una instalación de procesamiento, y líneas de caudal utilizadas para transportar productos de hidrocarburo. Se debiera entender que el uso del término "oleoducto" no necesariamente se limita a oleoductos de hidrocarburos a menos que de otra manera sea denotado o requerido por una modalidad específica.

Sistemas y métodos ejemplares aquí descritos incluirán al menos un dispositivo de cómputo óptico utilizado para inspección y monitoreo en tiempo real o en tiempo casi real de los componentes internos de un oleoducto, y en particular a una o más composiciones o sustancias químicas presentes dentro del oleoducto. El dispositivo de computadora óptico puede incluir una fuente de radiación electromagnética, al menos un elemento de procesamiento (por ejemplo, elementos computacionales integrados), y al menos un detector acomodado para recibir luz ópticamente interactuada desde al menos un elemento de procesamiento. Sin embargo, tal como se divulga a continuación, en algunas modalidades la fuente de radiación electromagnética puede ser omitida del dispositivo de cómputo óptico y en su lugar la radiación electromagnética se puede derivar a partir de la composición o sustancia química que se esté monitoreando. En algunas modalidades, los dispositivos de cómputo ópticos ejemplares pueden ser específicamente configurados para detectar, analizar y medir en forma cuantitativa una característica particular o analito de interés de la composición o sustancia química. En otras modalidades, los dispositivos de cómputo ópticos pueden ser dispositivos ópticos de propósito general, con un procesamiento post-adquisición (por ejemplo, a través de medios de computadora) siendo utilizados para detectar de manera específica la característica de interés.

En algunas modalidades, componentes estructurales para los dispositivos de cómputo ópticos ejemplares se describen en las patentes de los Estados Unidos de propiedad común números 6,198,531; 6,529,276; 7,123,844; 7,834,999; 7,911,605; 7,920,258; y 8,049,881, y las solicitudes de patente de los Estados Unidos Números de Serie 12/094,460; 12/094,465; y 13/456,467. Tal como se podrá apreciar, variaciones de los componentes estructurales de los dispositivos de cómputo ópticos descritos en las patentes y solicitudes de patente a las que se hizo referencia anteriormente pueden ser convenientes, sin apartarse del alcance de la divulgación, y por lo tanto, no se debieran considerar una limitación a las diversas modalidades aquí divulgadas.

Los dispositivos de cómputo ópticos descritos en las patentes y solicitudes de patente anteriores combinan la ventaja de la potencia, precisión y exactitud asociadas con los espectrómetros de laboratorio, al mismo tiempo que están extremadamente reforzados y son convenientes para uso en el campo. Además, los dispositivos de cómputo ópticos pueden ejecutar cálculos (análisis) en tiempo real o en tiempo casi real sin la necesidad de una extracción y procesamiento de muestra que consumen tiempo. En este aspecto, los dispositivos de cómputo ópticos pueden estar específicamente configurados para detectar y analizar características particulares y/o analitos de interés de una composición química, tal como una sustancia presente dentro de un oleoducto o colocada sobre la superficie del oleoducto. Como resultado, señales de interferencia son discriminadas de aquellas de interés en la sustancia a través de una configuración apropiada de los dispositivos de cómputo ópticos, de manera que los dispositivos de cómputo ópticos proporcionan una rápida respuesta con referencia a las características de interés con base en la salida detectada. En algunas modalidades, la salida detectada puede ser convertida en un voltaje que es distintivo de la magnitud o concentración de la característica que se está monitoreando. Las ventajas anteriores así como otras hacen que los dispositivos de cómputo ópticos descritos sean particularmente convenientes para procesamiento de hidrocarburos y uso pozo abajo, pero de igual manera se pueden aplicar a otras teenologías o industrias diversas, sin apartarse del alcance de la divulgación.

Los dispositivos de cómputo ópticos acomodados sobre o de otra manera acoplados al dispositivo de inspección en línea móvil se pueden configurar para detectar no solamente la composición y concentraciones de un fluido o sustancia muestra encontrada dentro de un oleoducto, sino que también se pueden configurar para determinar las propiedades físicas y otras características del fluido o sustancia muestra, con base en un análisis de la radiación electromagnética desde ahí recibida. Por ejemplo, los dispositivos de cómputo ópticos se pueden configurar para determinar la concentración de un analito y correlacionar la concentración determinada con una característica de una sustancia utilizando medios de procesamiento convenientes. Tal como se apreciará, los dispositivos de cómputo ópticos se pueden configurar para detectar tantas sustancias o tantas características o analitos de la sustancia como se desee. Todo eso se requiere para lograr el monitoreo de múltiples características en la incorporación de un medio de procesamiento y detección conveniente dentro del dispositivo de cómputo óptico para cada sustancia de interés. En algunas modalidades, las propiedades de la sustancia pueden ser una combinación de las propiedades de los analitos ahí detectados (por ejemplo, una combinación lineal, no lineal, logarítmica y/o exponencial). Por consiguiente, mientras más son las características y analitos detectados y analizados utilizando los dispositivos de cómputo ópticos, mayor será la precisión con la que se determinen las propiedades de la sustancia determinada.

Los dispositivos de cómputo ópticos aquí descritos utilizan radiación electromagnética para ejecutar cálculos, en oposición a circuitos cableados de procesadores electrónicos convencionales. Cuando la radiación electromagnética interactúa con una sustancia, información física y química única referente a la sustancia puede ser codificada en la radiación electromagnética que es reflejada desde, transmitida a través de o irradiada desde la sustancia. Esta información con frecuencia se refiere como la "huella" espectral de la sustancia. Los dispositivos de cómputo ópticos aquí descritos tienen la capacidad para extraer la información de la huella espectral de múltiples características o analitos, y convertir esa información en una salida detectable referente a las propiedades generales de la sustancia. Es decir, a través de configuraciones convenientes de los dispositivos de cómputo ópticos, la radiación electromagnética asociada con una característica o analito de interés de una sustancia se puede separar de la radiación electromagnética asociada con todos los otros componentes de la sustancia a fin de calcular las propiedades de la sustancia en tiempo real o en tiempo casi real.

Tal como se indicó antes, los elementos de procesamiento utilizados en los dispositivos de cómputo ópticos ejemplares aquí descritos se pueden caracterizar como elementos computacionales integrados (ICE). Cada ICE tiene la capacidad para distinguir radiación electromagnética relacionada con una característica de interés correspondiente a una sustancia de radiación electromagnética relacionada con otros componentes de la sustancia. Haciendo referencia a la figura 1, se ilustra un ICE ejemplar 100 conveniente para uso en los dispositivos de cómputo ópticos que se pueden acoplar o de otra manera unir a un dispositivo de inspección en línea móvil. Tal como se ilustra, el ICE 100 puede incluir una pluralidad de capas alternas 102 y 104, tal como silicio (Si) y Si02 (cuarzo), respectivamente. En general, estas capas 102, 104 consisten de materiales cuyo indice de refracción es alto y bajo, respectivamente. Otros ejemplos pudieran incluir niobia y niobio, germanio y germania, MgF, SiO y otros materiales de alto y bajo indice conocidos en la téenica. Las capas 102, 104 pueden ser estratégicamente depositadas sobre un sustrato óptico 106. En algunas modalidades, el sustrato óptico 106 es vidrio óptico BK-7. En otras modalidades, el sustrato óptico 106 puede ser otro tipo de sustrato óptico, tal como cuarzo, zafiro, silicio, germanio, seleniuro de zinc, sulfuro de zinc, o diversos plásticos tales como policarbonato, polimetilmetacrilato (PMMA), cloruro de polivinilo (PVC), diamante, cerámica, combinaciones de los mismos, y similares.

En el extremo opuesto (por ejemplo, opuesto al sustrato óptico 106 en la figura 1), el ICE 100 puede incluir una capa 108 que generalmente está expuesta al ambiente del dispositivo o instalación. El número de capas 102, 104 y el grosor de cada capa 102, 104 se determinan a partir de los atributos espectrales adquiridos desde un análisis espectroscópico de una característica de interés utilizando un instrumento espectroscópico convencional. El espectro de interés de una característica determinada de interés típicamente incluye cualquier número de diferentes longitudes de onda. Se debiera entender que el ICE 100 ejemplar en la figura 1 de hecho no representa alguna característica de interés particular, sino que se proporciona para propósitos de ilustración únicamente. En consecuencia, el número de capas 102, 104 y sus grosores relativos, tal como se muestra en la figura 1, no tienen una correlación con alguna característica de interés particular. Las capas 102, 104 y sus grosores relativos no necesariamente están dibujados a escala, y por lo tanto no se debieran considerar una limitación de la presente divulgación. Además, aquellos expertos en la téenica fácilmente reconocerán que los materiales que constituyen cada capa 102, 104 (es decir, Si y Si02) pueden variar, dependiendo de la aplicación, costo de los materiales, y/o aplicabilidad de los materiales a la sustancia que se está monitoreando.

En algunas modalidades, el material de cada capa 102, 104 puede ser dopado o dos o más materiales pueden ser combinados en una manera para lograr la característica óptica deseada. Además de los sólidos, el ICE ejemplar 100 también puede contener líquidos y/o gases, opcionalmente en combinación con sólidos, para producir una característica óptica deseada. En el caso de gases y líquidos, el ICE 100 puede contener un recipiente correspondiente (que no se muestra), el cual aloja los gases o líquidos. Variaciones ejemplares del ICE 100 también pueden incluir elementos ópticos holográficos, enrejados, piezoeléctrico, conducto de luz, conducto de luz digital (DLP) y/o elementos de acústico-ópticos, por ejemplo, que pueden crear propiedades de interés de transmisión, reflexión y/o de absorción.

Las múltiples capas 102, 104 muestran diferentes indices refractivos. Al seleccionar de manera apropiada los materiales de las capas 102, 104 y su grosor y separación relativos, el ICE 100 se puede configurar para pasar/reflejar/refractar selectivamente fracciones predeterminadas de radiación electromagnética a diferentes longitudes de onda. A cada longitud de onda se le proporciona un factor de ponderación o carga predeterminado. El grosor y separación de las capas 102, 104 se puede determinar utilizando una variedad de métodos de aproximación del espectrógrafo de la característica o analito de interés. Estos métodos pueden incluir transformada inversa de Fourier (IFT) del espectro de transmisión óptica y la estructuración del ICE 100 como la representación física de la IFT. Las aproximaciones convierten la IFT en una estructura basada en materiales conocidos con índices refractivos constantes. Información adicional referente a las estructuras y diseño de elementos computacionales integrados ejemplares (también referidos como elementos ópticos multi-variante) se proporciona en Applied Optics, Vol.35, pp 5484-5492 (1996) y Vol. 129, pp.2876-2893.

Las ponderaciones que las capas 102, 104 del ICE 100 aplican a cada longitud de onda son establecidas a las ponderaciones de regresión descritas con respecto a una ecuación conocida, o datos, o firma espectral. Brevemente, el ICE 100 se puede configurar para ejecutar el producto de punto del haz de luz de entrada en el ICE 100 y un vector de regresión cargado deseado, representado por cada capa 102, 104 para cada longitud de onda. Como resultado, la intensidad de la luz de salida del ICE 100 está relacionada con la característica o analito de interés. Detalles adicionales referentes a la manera en que el ICE ejemplar 100 puede distinguir y procesar radiación electromagnética relacionada con la característica o analito de interés se describen en las patentes de los Estados Unidos números 6,198,531; 6,529,276; y 7,920,258.

Haciendo referencia ahora a la figura 2, se ilustra un diagrama en bloques que de manera no mecánica ilustra la forma en que un dispositivo de cómputo óptico 200 puede distinguir radiación electromagnética relacionada con una característica de interés de otra radiación electromagnética. Tal como se muestra en la figura 2, después de ser iluminada con radiación electromagnética incidente, una sustancia 202 produce una salida de radiación electromagnética (por ejemplo, luz de muestra interactuada), parte de la cual es radiación electromagnética 204 correspondiente a la característica de interés y parte de la cual es radiación electromagnética de fondo 206 correspondiente a otros componentes o características de la sustancia 202. En algunas modalidades, la sustancia 202 puede ser un fluido, pero en otras modalidades puede ser un material sólido, tal como aquí se define.

Aunque no se muestra de forma específica, se pueden emplear uno o más elementos espectrales en el dispositivo 200 para restringir las longitudes de onda ópticas y/o anchos de banda del sistema y así eliminar radiación electromagnética no deseada que existe en regiones de longitud de onda que no tienen importancia. Dichos elementos espectrales pueden estar ubicados en cualquier parte a lo largo del tren óptico, pero típicamente se emplean directamente después de la fuente de luz (en caso de estar presente), la cual proporciona la radiación electromagnética inicial. Diversas configuraciones y aplicaciones de elementos espectrales en dispositivos de cómputo ópticos se pueden encontrar en las patentes de los Estados Unidos de propiedad común números 6,198,531; 6,529,276; 7,123,844; 7,834,999; 7,911,605; 7,920,258; 8,049,881 y Solicitudes de Patente de los Estados Unidos con Número de Serie 12/094,460 (Publicación de Solicitud de Patente de los Estados Unidos No.2009/0219538); 12/094,465 (Publicación de Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 2009/0219539); y 13/456,467.

Los haces de radiación electromagnética 204, 206 inciden sobre un ICE ejemplar 208 acomodado dentro del dispositivo de cómputo óptico 200. El ICE 208 puede ser similar al ICE 100 de la figura 1, y por lo tanto no se describirá nuevamente a detalle. En la modalidad ilustrada, el ICE 208 se puede configurar para producir luz ópticamente interactuada, por ejemplo, luz ópticamente interactuada transmitida 210 y luz ópticamente interactuada reflejada 214. En operación, el ICE 208 se puede configurar para distinguir la radiación electromagnética 204 de la radiación electromagnética de fondo 206.

La luz ópticamente interactuada transmitida 210, la cual puede estar relacionada con una característica de interés en la sustancia 202, puede ser transmitida a un detector 212 para análisis y cuantificación. En algunas modalidades, el detector 212 está configurado para producir una señal de salida en la forma de un voltaje que corresponde a la característica de interés particular en la sustancia 202. En al menos una modalidad, la señal producida por el detector 212 y la concentración de la característica de interés pueden ser directamente proporcionales. En otras modalidades, la relación puede ser una función polinómica, una función exponencial, y/o una función logarítmica. La luz ópticamente interactuada reflejada 214, la cual puede estar relacionada con características de otros componentes y composiciones químicas de la sustancia 202, puede ser dirigida lejos del detector 212. En configuraciones alternativas, el ICE 208 se puede configurar de manera que la luz ópticamente interactuada reflejada 214 puede estar relacionada con la característica de interés, y la luz ópticamente interactuada transmitida 210 puede estar relacionada con otras composiciones y/o componentes químicos de la sustancia 202.

En algunas modalidades, se puede incluir un segundo detector 216 en el dispositivo de cómputo óptico 200 y se puede acomodar para detectar la luz ópticamente interactuada reflejada 214. En otras modalidades, el segundo detector 216 puede estar acomodado para detectar la radiación electromagnética 204, 206 derivada de la sustancia 202 o radiación electromagnética dirigida hacia o antes de la sustancia 202. Sin limitación, el segundo detector 216 se puede utilizar para detectar desviaciones de radiación que surgen desde una fuente de radiación electromagnética (que no se muestra), la cual proporciona la radiación electromagnética (es decir, luz) al dispositivo 200. Por ejemplo, las desviaciones de radiación pueden incluir cosas tales como, pero no limitado a, fluctuaciones de intensidad en la radiación electromagnética, fluctuaciones interferentes (por ejemplo, polvo u otros interferentes que pasan en frente de la fuente de radiación electromagnética), recubrimientos en ventanas incluidas con el dispositivo de cómputo óptico 200, combinaciones de los mismos, o similares. En algunas modalidades, se puede emplear un divisor de haz (que no se muestra) para dividir la radiación electromagnética 204, 206, y la radiación electromagnética transmitida o reflejada entonces puede ser dirigida a uno o más ICE 208. Es decir, en dichas modalidades, el ICE 208 no funciona como un tipo de divisor de haz, tal como se muestra en la figura 2, y la radiación electromagnética transmitida o reflejada simplemente pasa a través del ICE 208, siendo procesada ahí por computadora, antes de desplazarse hacia el segundo detector 212 o de otra manera ser detectada por dicho segundo detector 212.

Las características de interés que se están analizando utilizando el dispositivo de cómputo óptico 200 pueden ser adicionalmente procesadas de manera computacional para proporcionar información de caracterización adicional referente a la sustancia 202. En algunas modalidades, la identificación y concentración de cada analito de interés en la sustancia 202 se puede utilizar para predecir ciertas características físicas en la sustancia 202. Por ejemplo, las características de volumen de la sustancia 202 pueden ser calculadas utilizando una combinación de las propiedades conferidas a la sustancia 202 por cada analito.

En algunas modalidades, la concentración o magnitud de la característica de interés determinada utilizando el dispositivo de cómputo óptico 200 puede ser alimentada a un algoritmo que opera bajo el control de computadora. El algoritmo se puede configurar para realizar predicciones respecto a la forma en que cambiarían las características de la sustancia 202 en casó que las concentraciones de la característica de interés sean modificadas en relación una de otra. En algunas modalidades, el algoritmo puede producir una salida que sea legible por el operador para consideración. Por ejemplo, con base en la salida, el operador puede desear llevar a cabo alguna acción de remediación para remediar, reducir, o de otra manera evitar la futura detección de una sustancia monitoreada. En otras modalidades, el algoritmo se puede programar para tomar control proactivo del proceso iniciando automáticamente un esfuerzo de remediación cuando se reporta o de otra manera se detecta una toxicidad o nivel de impureza predeterminado de la sustancia.

El algoritmo puede ser parte de una red neuronal artificial configurada para utilizar la concentración de cada característica de interés a fin de evaluar las características generales de la sustancia 202 y así determinar cuándo es que se ha alcanzado o de otra manera rebasado una toxicidad o nivel de impureza predeterminado. Redes neuronales artificiales ilustrativas pero no limitativas se describen en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos de propiedad común número 11/986,763 (Publicación de Solicitud de Patente de los Estados Unidos número 2009/0182693). Se reconocerá que una red neuronal artificial puede ser entrenada utilizando muestras de características de interés predeterminadas que tienen concentraciones, composiciones y/o propiedades conocidas, y de esta manera generando una biblioteca virtual. A medida que la biblioteca virtual disponible para la red neuronal artificial se hace más grande, la red neuronal puede tener más capacidad para predecir con precisión la característica de interés correspondiente a un fluido muestra u otra sustancia que tenga cualquier número de analitos ahí presentes. Además, con un entrenamiento suficiente, la red neuronal artificial puede predecir con más precisión las características del fluido muestra o sustancia, incluso en la presencia de sustancias desconocidas.

Se reconoce que diversas modalidades aquí dirigidas a control de computadora y redes neuronales artificiales, incluyendo diversos bloques, módulos, elementos, componentes, métodos y algoritmos, se pueden implementar utilizando hardware de computadora, software, combinaciones de los mismos, y similares. Para ilustrar esta capacidad de intercambio de hardware y software, diversos bloques, módulos, elementos, componentes, métodos y algoritmos ilustrativos se han descrito generalmente en términos de su funcionalidad. Ya sea que dicha funcionalidad sea implementada como software o hardware, esto dependerá de la aplicación particular y de cualquier restricción de diseño impuesta. Al menos por este motivo, se reconocerá que un experto en la téenica puede implementar la funcionalidad descrita en una variedad de formas para una aplicación particular. Además, diversos componentes y bloques se pueden acomodar en un orden diferente o se pueden dividir de manera diferente, por ejemplo, sin apartarse del alcance de las modalidades expresamente descritas.

Hardware de computadora utilizado para implementar los diversos bloques, módulos, elementos, componentes, métodos y algoritmos ilustrativos aquí descritos pueden incluir un procesador configurado para ejecutar una o más secuencias de instrucciones, casos de programación, o código almacenado en un medio legible por computadora no transitorio. El procesador puede ser, por ejemplo, un microprocesador de propósito general, un microcontrolador, un procesador de señal digital, un circuito integrado de aplicación especifica, un arreglo de compuerta programable en campo, un dispositivo lógico programable, un controlador, una máquina de estado, una lógica de compuerta, componentes de hardware discretos, una red neuronal artificial, o cualquier entidad conveniente similar que puede ejecutar cálculos u otras manipulaciones de datos. En algunas modalidades, el hardware de computadora además puede incluir elementos tales como, por ejemplo, una memoria (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria flash, memoria de solo lectura (ROM), memoria de solo lectura programable (PROM), memoria de solo lectura borrable (EPROM)), registros, discos duros, discos removibles, CD-ROMS, DVDs, o cualquier otro dispositivo o medio de almacenamiento conveniente.

Secuencias ejecutables aqui descritas pueden ser implementadas con una o más secuencias de código contenidas en una memoria. En algunas modalidades, dicho código puede ser leído en la memoria desde otro medio legible por máquina. La ejecución de las secuencias de instrucciones contenidas en la memoria puede ocasionar que un procesador ejecute los pasos del proceso aquí descrito. Uno o más procesadores, en un arreglo multiprocesamiento, también se puede emplear para ejecutar secuencias de instrucciones en la memoria. Además, se pueden utilizar circuitos cableados en lugar de o en combinación con instrucciones de software para implementar diversas modalidades aqui descritas. Por lo tanto, las presentes modalidades no se limitan a alguna combinación especifica de hardware y/o software.

Tal como aqui se utiliza, un medio legible por máquina se referirá a cualquier medio que de manera directa o indirecta proporcione instrucciones a un procesador para ejecución. Un medio legible por máquina puede asumir muchas formas incluyendo, por ejemplo, medio no volátil, medio volátil y medio de transmisión. El medio no volátil puede incluir, por ejemplo, discos ópticos y magnéticos. El medio volátil puede incluir, por ejemplo, memoria dinámica. El medio de transmisión puede incluir, por ejemplo, cables coaxiales, alambre, fibras ópticas, y alambres que forman un bus. Formas comunes de un medio legible por máquina pueden incluir, por ejemplo, discos magnéticos flexibles, discos flexibles, discos duros, cintas magnéticas, otros medios magnéticos similares, CD- ROMs, DVDs, otros medios ópticos similares, tarjetas de perforación, cintas de papel y medios físicos similares con agujeros en patrón, RAM, ROM, PROM, EPROM y EPROM flash.

En algunas modalidades, los datos recopilados utilizando los dispositivos de cómputo ópticos se pueden archivar junto con datos asociados con parámetros operativos que están siendo registrados en un sitio de trabajo. La evaluación del desempeño de trabajo entonces se puede valorar y mejorar para futuras operaciones o dicha información puede ser utilizada para diseñar operaciones posteriores. Además, los datos e información pueden ser comunicados (cableado o en forma inalámbrica) a una ubicación remota mediante un sistema de comunicación (por ejemplo, comunicación satelital o comunicación de red de área amplia) para análisis adicional. El sistema de comunicación también puede permitir que ocurra el monitoreo remoto y operación de un proceso. Un control automatizado con un sistema de comunicación de largo alcance puede facilitar en forma adicional el desempeño de las operaciones de trabajo remoto. En particular, una red neuronal artificial se puede utilizar en algunas modalidades para facilitar el desempeño de operaciones de trabajo remoto. Es decir, las operaciones de trabajo remoto pueden ser conducidas automáticamente en algunas modalidades. Sin embargo, en otras modalidades, las operaciones de trabajo remoto pueden ocurrir bajo control directo del operador, donde el operador no está en el sitio de trabajo sino que puede tener acceso al sitio de trabajo a través de comunicación inalámbrica.

Haciendo referencia ahora a las figuras 3A-3D, se ilustran diversas modalidades de un sistema ejemplar 300 para inspeccionar y monitorear los componentes internos de un oleoducto 302. Específicamente, el sistema 300 se puede utilizar para detectar una característica de una sustancia encontrada o de otra manera presente dentro del oleoducto 302. En algunas modalidades, la sustancia puede estar ubicada en el oleoducto 302 en sí mismo, tal como en una superficie radial interior 304 del mismo, y puede incluir, pero no se limita a, recubrimientos de pared, depósitos orgánicos y/o inorgánicos, óxidos de hierro, sulfatos, cloruros, bacterias de deposición en superficie (es decir, bacterias de reducción de azufre y aeróbicas), sulfatos, deposición de cera, asfáltenos, plomo chapado, agua, salmueras, combinaciones de los mismos, y similares. En otras modalidades, la sustancia puede estar presente en el fluido 306 que fluye dentro del oleoducto 302 tal como, pero no limitado a, una composición química particular, una sustancia peligrosa, un contaminante, hidratos, una reacción química, radio (es decir, para aplicaciones de gas), compuestos corrosivos o de corrosión, inhibidores de corrosión, varias etiquetas que pueden ayudar a identificar o iluminar compuestos de interés, combinaciones de los mismos, y similares.

El sistema 300 puede incluir un dispositivo de inserción en linea móvil 308 tal como está acomodado dentro del oleoducto 302. En algunas modalidades, el dispositivo de inspección en linea móvil 308 puede ser un "raspador" de oleoducto, tal como se conoce en la téenica. Sin embargo, en otras modalidades, el dispositivo de inspección en linea móvil 308 puede ser cualquier mecanismo de inspección con la capacidad para ser bombeado o de otra manera movido a través de un oleoducto 302 para el propósito de inspeccionar y monitorear los componentes internos del oleoducto 302, incluyendo el fluido 306 contenido en el interior. En al menos una modalidad, por ejemplo, el dispositivo de inspección en linea 308 puede ser un dispositivo amarrado que es jalado a través del oleoducto 302 o una sección del oleoducto 302. En otras modalidades, el dispositivo de inspección en linea móvil 308 puede ser auto-impulsado o puede ser un "raspador" de espuma, sin apartarse del alcance de la divulgación. El tipo y diseño particular de dispositivo de inspección en linea móvil 308 que se va a utilizar puede depender de varios factores tales como el tipo y volumen del fluido 306 dentro del oleoducto 304 y el propósito especifico de utilizar el dispositivo de inspección en linea móvil 308.

Tal como se muestra, el dispositivo de inspección en linea móvil 308 puede tener una carcasa generalmente cilindrica 310. En otras modalidades, la carcasa 310 puede tener una sección transversal cuadrada o cualquier otra forma geométrica, sin apartarse del alcance de la divulgación. Uno o más discos de accionamiento 312 pueden ser acoplados o de otra manera acomodados a cada extremo de la carcasa 310. En otras modalidades, los discos de accionamiento 312 también pueden ser conocidos o referidos como sellos de pistón, elementos de sello, discos de sello, tal como lo reconocen aquellos expertos en la téenica. Los discos de accionamiento 312 generalmente pueden ser circulares, teniendo una circunferencia o periferia exterior configurada para formar un ajuste cerrado o por interferencia con la superficie radial interior 304 del oleoducto 302.

En una o más modalidades, los discos de accionamiento 312 pueden estar formados de poliuretano, pero también pueden estar hechos de nylon, polioximetileno (POM, es decir, DELRIN®), politerafluoroetileno (PTFE, es decir, TEFLÓN®), elastómeros (por ejemplo, caucho) combinaciones de los mismos o similares. Los discos de accionamiento 312 pueden ser flexibles y compresibles, de manera que pueden formar un sello esencialmente hermético al fluido con la superficie radial interior 304 del oleoducto 302, pero de manera simultánea se configurarán para doblarse de manera que el dispositivo de inspección en linea móvil 308 pueda ser movido a través del oleoducto 302 sin una resistencia excesiva a la fricción. En algunas modalidades, los discos de accionamiento 312 también pueden proporcionar una función de limpieza al remover mecánicamente contaminantes u otros depósitos formados en la superficie radial interior 304 del oleoducto 302 a media que el dispositivo de inspección en linea móvil 308 se mueve a través del mismo. En otras modalidades todavía, los discos de accionamiento 312 pueden ser diseñados no para sellar completamente el oleoducto 302, sino que se pueden configurar para permitir que el fluido derive el dispositivo de inspección en línea 308, sin apartarse del alcance de la divulgación.

Aquellos expertos en la téenica fácilmente reconocerán que aunque se muestran dos discos de accionamiento 312 en cada extremo de la carcasa 310, el número real de discos de accionamiento 312 en cualquier modalidad determinada puede ser mayor o menor que dos, dependiendo de la aplicación particular del sistema 300 y de las restricciones de diseño del dispositivo de inspección en línea móvil 308. Por ejemplo, el número de discos de accionamiento 312 puede ser seleccionado para lograr una cantidad deseada de acoplamiento de sellado con la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. Por consiguiente, aunque los discos de accionamiento 312 se muestran en las figuras como teniendo una forma generalmente circular, cada uno de igual manera puede exhibir cualquier forma geométrica configurada para restringir el flujo de fluidos entre el dispositivo de inspección en linea móvil 308 y el oleoducto 302, y no obstante lograr sustancialmente los mismos resultados. Aquellos expertos en la téenica fácilmente podrán apreciar que se pudieran realizar diversas modificaciones y alteraciones de diseño al dispositivo de inspección en linea móvil 308, sin apartarse del alcance de la divulgación.

El sistema 300 además puede incluir uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 configurados para detectar y determinar una característica de la sustancia que se está monitoreando. Haciendo referencia específicamente a la figura 3A, por ejemplo, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden asentar en, o de otra manera formar una parte integral de una carcasa de sensor 316 acoplada al dispositivo de inspección en linea móvil 308. En algunas modalidades, la carcasa de sensor 316 puede ser un disco radial unido a o de otra manera extendiéndose radialmente desde la superficie radial exterior de la carcasa 310. Sin embargo, en otras modalidades, la carcasa de sensor 316 puede ser cualquier otro elemento rígido o estructura con la capacidad para recibir y asegurar los dispositivos de cómputo ópticos 314 en la misma.

Tal como se ilustra, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 son asentados dentro de la carcasa de sensor 316 de manera que quedan acomodados alrededor de la periferia exterior de la carcasa de sensor 316 y, por lo tanto, en proximidad estrecha a la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. Como resultado, a medida que el dispositivo de inspección en linea móvil 308 avanza a través del oleoducto 302, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden configurar para monitorear y/o inspeccionar en forma continua la superficie radial interior 304 del oleoducto 302 generalmente a cada ángulo radial. Aquellos expertos en la téenica fácilmente apreciarán las ventajas que esto puede proporcionar en el escaneo o mapeo de la superficie radial interior 304 para composiciones químicas u otros defectos.

En algunas modalidades, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden ser similares al dispositivo de cómputo óptico 200 de la figura 2, y por lo tanto se pueden entender mejor con referencia a los mismos. Se debiera observar que, aunque en la figura 3A se muestran varios dispositivos de cómputo ópticos 314, el sistema 300 puede emplear cualquier número de dispositivos de cómputo ópticos 314, sin apartase del alcance de la divulgación. De hecho, el número específico de dispositivos de cómputo ópticos 314 utilizados en cualquiera aplicación determinada puede depender principalmente de las restricciones de diseño del dispositivo de inspección en linea móvil 308 y la separación relativa entre dispositivos de cómputo ópticos adyacentes 314 tal como quedan asentados en la carcasa de sensor 316. Además, cada dispositivo 314 puede ser alojado y sellado dentro de la carcasa de sensor 316 o de otra manera dentro de encerramientos individuales configurados para proteger sustancialmente los componentes internos de los dispositivos respectivos 314 contra daño o contaminación del ambiente externo. Por consiguiente, los dispositivos 314 generalmente pueden quedar protegidos contra contaminantes, presión y temperatura que se pudieran experimentar o de otra manera encontrar dentro del oleoducto 312.

En operación, cada dispositivo 314 se puede configurar para recibir y detectar radiación ópticamente interactuada derivada de una sustancia presente dentro del oleoducto 302, tal como sustancias ubicadas en la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. En al menos una modalidad, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden configurar para proporcionar un impulso inicial de radiación electromagnética a la sustancia desde una fuente de radiación electromagnética (que no se muestra). Este impulso de radiación electromagnética interactúa ópticamente con la sustancia y genera la radiación ópticamente interactuada que es detectable por los dispositivos 314. Una vez que se detecta la radiación ópticamente interactuada, cada dispositivo 314 se puede configurar para generar una señal de salida 320 que corresponde a una característica de interés particular tal como es detectada en la sustancia. En algunas modalidades, cada dispositivo de cómputo óptico 314 se puede configurar para detectar una característica de interés diferente. En otras modalidades, cada dispositivo de cómputo óptico 314 se puede configurar para detectar la misma característica de interés.

En otras modalidades todavía, uno o más conjuntos de dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden ser estratégicamente acomodados alrededor de la carcasa de sensor 316 en ubicaciones predeterminadas y se pueden configurar para detectar una característica particular de una sustancia, mientras que otros conjuntos de dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden ser estratégicamente acomodados alrededor de la carcasa de sensor 316 en otras ubicaciones predeterminadas y configurados para detectar otras características de la sustancia o una característica de otra sustancia al mismo tiempo. Por ejemplo, el oleoducto 302 se puede dividir en cuadrantes radiales u otras divisiones radiales, y cada cuadrante o división radial se puede monitorear en busca de sustancias específicas ahí encontradas o que probablemente se encuentren ahí. Como resultado, cada ángulo radial del oleoducto 302 puede ser monitoreado en forma inteligente utilizando los dispositivos de cómputo ópticos 314.

En al menos una modalidad, por ejemplo, puede estar presente una burbuja de gas (por ejemplo, metano) aproximadamente en una posición de las doce en punto, mientras que una mezcla de petróleo/agua puede estar presente aproximadamente en las posiciones de las tres y nueve en punto y el agua puede estar presente aproximadamente en la posición de las seis en punto. Por consiguiente, un primer conjunto de dispositivos de cómputo ópticos 314 puede estar acomodado para monitorear una primera división radial de la superficie radial interior 304 del oleoducto 302 y para detectar una característica de una primera sustancia, la cual puede ser la burbuja de gas o la mezcla de agua/petróleo. De igual manera, se puede acomodar un segundo conjunto de dispositivos de cómputo ópticos 314 para monitorear una segunda división radial de la superficie radial interior 304 del oleoducto 302 y para detectar una característica de una segunda sustancia, la cual puede ser el agua o la mezcla de agua/petróleo. Tal como se podrá apreciar, la primera y segunda sustancias pueden ser las mismas o diferentes, y las características de cada sustancia detectada por cada dispositivo 314 también pueden ser las mismas o diferentes.

Como resultado, los dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden estar estratégicamente acomodados alrededor de la superficie radial interior 304 a ángulo radiales predeterminados para monitorear de manera inteligente las sustancias encontradas en cada cuadrante o división radial del oleoducto 302.

Aquellos expertos en la téenica fácilmente apreciarán las diversas ventajas que son proporcionadas a un operador mediante el acomodo estratégicos de los dispositivos 314 alrededor de posiciones radiales variables en la carcasa de sensor 316. Por ejemplo, esto puede permitir al operador mapear químicamente cada ángulo radial de la superficie radial interior 304 del oleoducto 302 y así informar de manera inteligente al operador sobre las condiciones en tiempo real o en tiempo casi real encontradas en cada ángulo radial en el mismo. Además, debido a que el dispositivo de inspección en línea móvil 308 se hace avanzar a través del oleoducto 302 durante la operación, esta valiosa información puede ser obtenida simultáneamente para secciones axiales de toda la longitud del oleoducto 302, o partes específicas del mismo, informando así al operador respecto a cuáles sustancias están presentes dentro de cada longitud del oleoducto 302, a qué ángulo radial particular se detectan dichas sustancias, y cuáles son sus concentraciones respectivas.

Dicha información puede ayudar a un operador a iniciar en forma inteligente esfuerzos de remediación diseñados para contrarrestar los efectos en el oleoducto 302 en puntos específicamente identificados a lo largo del oleoducto 302. Dicha información puede además ayudar a un operador a remover estratégicamente composiciones químicas no deseadas del oleoducto 302 y de otra manera a mantener en forma estratégica el oleoducto 302 en un orden de funcionamiento adecuado, incluyendo la remoción/reemplazo de partes o secciones dañadas o afectadas. Además, dicha información pueden ayudar a brindar luz sobre la naturaleza de la ocurrencia, es decir, cómo ocurrió la corrosión/defecto, tal como mediante una dentellada en el oleoducto original 302, un problema de caudal, un defecto o debilidad en el diseño de la tubería, etcétera. Tal como se podrá apreciar, la capacidad para mapear químicamente la superficie radial interior 308 del oleoducto 302 proporciona datos de diagnóstico respecto al porqué el oleoducto 302 pudiera estar experimentando pérdida de metal. Por ejemplo, la pérdida de metal se pudiera deber a la falta de químicos inhibidores de corrosión en un punto particular en el oleoducto 302 o se pudiera deber a una actividad de bacterias.

En algunas modalidades, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden estar acoplados de manera comunicativa a un procesador de señal 318, también incluido en el sistema 300 o de otra manera formando parte del mismo. Cada dispositivo 314 se puede configurar para transportar su señal de salida respectiva 320 al procesador de señal 318 para procesamiento o almacenamiento. Por ejemplo, el procesador de señal 318 puede ser una computadora que incluya un medio legible por máquina no transitorio y configurado para procesar las señales de salida y asi proporcionar una señal de salida resultante 322 indicativa de las características de interés detectadas. En algunas modalidades, el procesador de señal 318 se puede programar con un algoritmo configurado para procesar las señales de salida entrantes 320 y proporcionar, por ejemplo, un mapa químico del oleoducto 302. En otras modalidades, el procesador de señal 318 puede incluir una memoria en tablero o dispositivo de almacenamiento configurado para almacenar los datos recibidos desde cada dispositivo de cómputo óptico 314. Los datos almacenados se pueden caracterizar como la señal de salida resultante 322 y, posteriormente, pueden ser descargados en un tiempo predeterminado para procesamiento.

El procesador de señal 318 se puede acoplar de manera comunicativa a una o más interfaces de comunicación (que no se muestran) y de otra manera se puede configurar para transportar la señal de salida resultante 322, ya sea cableada o de manera inalámbrica, a un dispositivo de procesamiento externo (que no se muestra) para consideración por un operador o para procesamiento y manipulación adicionales. En algunas modalidades, por ejemplo, una interfaz de comunicación puede ser un puerto de comunicación (compatible con Ethernet, USB, etcétera) definido o de otra manera proporcionado en la carcasa 310 o cualquier otra parte del dispositivo de inspección en linea móvil 308. El puerto de comunicación puede permitir que el procesador de señal 318 sea acoplado a un dispositivo de procesamiento externo, tal como una computadora, una unidad de disco duro, una computadora manual, un asistente digital personal (PDA), u otro dispositivo de transmisión inalámbrica. Una vez acoplado al mismo, el procesador de señal 318 puede descargar sus datos almacenados (por ejemplo, datos relacionados con las características de interés).

En otras modalidades, la interfaz de comunicación puede ser un transmisor o enlace inalámbrico (que no se muestra) acomodado dentro de la carcasa 310. El procesador de señal 318 se puede acoplar de manera comunicativa al enlace inalámbrico que puede operar de acuerdo con cualquier teenología inalámbrica conocida (por ejemplo, Bluetooth, WI-Fi, acústico, etcétera) y, por lo tanto, se puede configurar para telecomunicarse en forma inalámbrica con cualquier dispositivo inalámbrico remoto tal como, pero no limitado a, radios, teléfonos celulares, PDAs, redes inalámbricas, telecomunicaciones satelitales, y similar. Por consiguiente, el procesador de señal 318 se puede configurar para transmitir de manera inalámbrica la señal de salida resultante 322 al operador para consideración. En otras modalidades, el procesador de señal 318 se puede configurar para disparar una o más acciones de remediación cuando se ha quebrantado o de otra manera sobrepasado un umbral predeterminado de una concentración de una característica particular. Dichas acciones de disparo pueden incluir, por ejemplo, la abertura remota de una válvula para mezclar lotes en un punto previamente programado, la adición de una sustancia al oleoducto 302, la reducción de la afluencia de la sustancia dentro del oleoducto 302, etcétera.

Haciendo referencia ahora a la figura 3B, continuando con referencia a la figura 3A, se ilustra otra modalidad del sistema 300 que muestra un arreglo o configuración alternativa de los dispositivos de cómputo ópticos 314 para inspeccionar y monitorear las partes internas de un oleoducto 302. En algunas modalidades, el sistema 300 de la figura 3B puede incluir una pluralidad de espigones 324 extendiéndose desde la carcasa 310 y configurados para situar uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 adyacentes a la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. Específicamente, los espigones 324 pueden proporcionar una estructura de soporte rígido correspondiente para cada dispositivo de cómputo óptico 314 y de esta manera pueden acomodar los dispositivos 314 de manera que quedan frente a la superficie radial interior 304 para el monitoreo de las sustancias encontradas en la misma.

Aunque los espigones 324 se muestran como extendiéndose desde la carcasa 310, o una parte de la misma, los espigones 324 de igual manera se pueden extender desde cualquier otra parte del dispositivo de inspección en línea móvil 308, sin apartarse del alcance de la divulgación, y obteniendo sustancialmente los mismos resultados. Además, al igual que con las modalidades previas, aunque únicamente se muestran cinco dispositivos de cómputo ópticos 314 en la figura 3B, se apreciará que se puede emplear cualquier número de dispositivos 314 con espigones correspondientes 324 o estructuras de soporte rígido.

Al igual que con el sistema 300 de la figura 3A, en operación, cada dispositivo 314 se puede configurar para recibir y detectar radiación ópticamente interactuada derivada de una sustancia presente dentro del oleoducto 302, incluyendo sustancias encontradas en la superficie radial interior del oleoducto 302. Una vez que se detecta la radiación ópticamente interactuada, cada dispositivo 314 se puede configurar para generar una señal de salida correspondiente 320 que corresponde a una característica de interés particular tal como se detecta en la sustancia, y transmitir la misma al procesador de señal 318 para procesamiento. Al igual que con las modalidades previas, cada dispositivo de cómputo óptico 314 se puede configurar para detectar la misma característica de interés o una característica de interés diferente. En otras modalidades, los espigones 324 se pueden configurar para acomodar uno o más conjuntos de dispositivos de cómputo ópticos 314 a ángulos radiales predeterminados dentro del oleoducto 302 de manera que los dispositivos 314 pueden detectar características particulares de una o más sustancias a ángulos radiales específicos dentro del oleoducto 302. Por consiguiente, los espigones 324 estratégicamente pueden acomodar los dispositivos de cómputo ópticos 314 a fin de monitorear de manera inteligente las sustancias encontradas a ángulos radiales predeterminados en el oleoducto 302, proporcionando así a un usuario un mapa químicos de los componentes internos del oleoducto 302 a medida que el dispositivo de inspección en línea móvil 308 avanza en el mismo .

Haciendo referencia ahora a la figura 3C, continuando con referencia a las figuras 3A y 3B, se ilustra otra modalidad del sistema 300 mostrando un arreglo o configuración alternativa de los dispositivos de cómputo ópticos 314 para inspeccionar y monitorear los componentes internos de un oleoducto 302. De manera especifica, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden estar acomodados o de otra manera alojados en uno o más de los discos de accionamiento 312. En al menos una modalidad, los dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden ser moldeados en discos de accionamiento 312 y de esta manera asegurados a los mismos para monitorear la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. Mientras que la figura 3C muestra los dispositivos de cómputo ópticos 314 como estando acomodados en los discos de accionamiento 312, se apreciará que los dispositivos 314 pueden estar acomodados únicamente en un disco de accionamiento 312 o más de dos discos de accionamiento 312, sin apartarse del alcance de la divulgación. Aquellos expertos en la téenica fácilmente reconocerán que un número incrementado de dispositivos de cómputo ópticos 314 acomodados en discos de accionamiento adicionales 312 puede incrementar las capacidades de escaneo y mapeo del dispositivo de inspección en linea móvil 308 de manera que se pueden monitorear más sustancias, se pueden detectar más características de interés en cada sustancia, y se pueden adquirir resoluciones superiores.

Tal como se ilustra, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 están acomodados alrededor de la periferia exterior de uno o más discos de accionamiento 312 y, por lo tanto, en proximidad estrecha a la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. Como resultado, a medida que el dispositivo de inspección en línea móvil 308 avanza a través del oleoducto 302, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden configurar para monitorear y/o inspeccionar de manera continua la superficie radial interior 304 del oleoducto 302 generalmente a cada ángulo radial.

Al igual que con los sistemas 300 de las figuras 3A y 3B, en operación, cada dispositivo 314 se puede configurar para recibir y detectar radiación ópticamente interactuada derivada de una sustancia presente dentro del oleoducto 302. Una vez que se detecta radiación ópticamente interactuada, cada dispositivo 314 se puede configurar para generar una señal de salida correspondiente 320 que corresponde a una característica de interés particular tal como es detectada en la sustancia, y transmitir la misma al procesador de señal 318 para procesamiento. Al igual que con las modalidades previas, cada dispositivo de cómputo óptico 314 se puede configurar para detectar la misma característica de interés o una característica de interés diferente. En otras modalidades, uno o más conjuntos de dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden ser acomodados estratégicamente alrededor del disco de accionamiento correspondiente 312 en ubicaciones predeterminadas y configurados para detectar una característica particular de una sustancia a ángulos radiales predeterminados dentro del oleoducto 302, mientras que otros conjuntos de dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden estar estratégicamente acomodados alrededor del disco de accionamiento correspondiente 312 en otras ubicaciones predeterminadas y configurados para detectar otras características de la sustancia o una característica de otra sustancia también a ángulos radiales predeterminados. Por consiguiente, los dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden estar estratégicamente acomodados para monitorear en forma inteligente las sustancias encontradas a ángulos radiales predeterminados en el oleoducto 302, proporcionando así a un usuario un mapa químico de los componentes internos del oleoducto 302 a medida que el dispositivo de inspección en línea móvil 308 avanza a través del mismo.

Aquellos expertos en la téenica fácilmente apreciarán las diversas y numerosas aplicaciones para las cuales pueden ser utilizados en forma conveniente los sistemas 300 de las figuras 3A-3C, y configuraciones alternativas de los mismos.

Por ejemplo, el sistema 300 se puede utilizar para determinar la velocidad del dispositivo de inspección en linea móvil 308 a medida que éste se desplaza dentro del oleoducto 302. En algunas modalidades, la velocidad del dispositivo de inspección en linea móvil 308 se puede determinar utilizando dos dispositivos de cómputo ópticos axialmente separados 314, cada uno estando acomodado en el dispositivo de inspección en linea móvil 308 a una distancia conocida uno de otro. Cada dispositivo 314 se puede configurar para medir o detectar una característica conocida del oleoducto 302, tal como una soldadura o un acoplamiento. La señal de salida 320 de cada dispositivo 314 puede corresponder a una detección de la característica conocida del oleoducto 302, y el procesador de señal 318 se puede configurar para calcular la velocidad del dispositivo de inspección en línea 308 al combinar por computadora las señales de salida 320 de cada dispositivo 314, lo cual puede conllevar a que se determine la diferencia entre los tiempos de detección de cada dispositivo 314. En otras modalidades, los dispositivos axialmente separados 314 se pueden configurar como un dispositivo de generación de imagen con la capacidad para analizar la forma en que la imagen se ha desplazado de un cuadro a otro para determinar la velocidad.

En otras modalidades, los sistemas 300 de las figuras 3A-3C se pueden utilizar para detectar soldaduras en la superficie radial interior 304 del oleoducto 302, o puntos donde las longitudes de los segmentos de tubería son unidos entre sí para formar el oleoducto 302. En al menos una modalidad, uno o más de los dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden configurar para detectar una composición química utilizada en el flujo empleado para generar la soldadura en el oleoducto 302. En otras modalidades, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden configurar para detectar una sustancia reaccionada conocida que por lo regular se encontrará alrededor de una soldadura o que de otra manera forma parte de la misma. En otras modalidades todavía, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden estar configurados para detectar bacterias conocidas que tienen una tendencia a congregarse en soldaduras. En modalidades adicionales todavía, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden configurar para detectar diferentes composiciones de metal en el oleoducto 302, lo cual podría ser indicativo de la presencia de una soldadura. Las soldaduras detectadas, por ejemplo, pueden ser utilizadas para correlacionar datos recopilados con dibujos, etcétera. En al menos una modalidad, al utilizar una longitud conocida de cada segmento de tubería con el paso del tiempo, las soldaduras detectadas también pueden ser utilizadas para calcular la velocidad del dispositivo de inspección en linea móvil 308 a partir de los datos registrados.

Además, debido a que los dispositivos de cómputo ópticos 314 están acomodados para monitorear toda la superficie radial interior 304 del oleoducto 302, los sistemas 300 de las figuras 3A-3C se pueden emplear para inspeccionar la integridad de las soldaduras en el oleoducto 302. Por ejemplo, en algunas modalidades, la detección de una soldadura, tal como a través de los procesos ejemplares antes descritos, se puede configurar para disparar otro sistema o mecanismo adaptado para fotografiar o de otra manera registrar una imagen de la soldadura. En al menos una modalidad, la imagen registrada puede ser almacenada en una memoria asociada con el procesador de señal 315 y posteriormente transmitida al operador para consideración. En una o más modalidades diferentes, el sistema 300 se puede programar para registrar una imagen de una soldadura, tal como se describió antes, y después pasar un número predeterminado de soldaduras posteriores antes de disparar el sistema o mecanismo una vez más para registrar una imagen de una soldadura posterior. Como resultado, a un operador se le proporcionará un reporte de inspección de muestreo de las soldaduras a lo largo de la longitud del oleoducto 302.

En algunas modalidades, los sistemas 300 de las figuras 3A-3C se pueden utilizar adicionalmente para inspeccionar un recubrimiento interno aplicado a la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. El recubrimiento interno puede estar hecho, por ejemplo, de poliuretano o cloruro de polivinilo, pero pueden ser otros tipos de recubrimientos conocidos en la téenica, sin apartarse del alcance de la divulgación. En operación, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden configurar para detectar la composición química del recubrimiento interno a medida que el dispositivo de inspección en línea móvil 308 se mueve a través del oleoducto 302. Las ubicaciones donde el recubrimiento interno no es detectado por los dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden ser indicativas del lugar donde se ha desprendido el recubrimiento interno, por ejemplo, o del lugar donde de otra manera se ha dañado el oleoducto 302 o simplemente está ausente. Por consiguiente, los sistemas 300 se pueden configurar para proporcionar a un operador un mapa del recubrimiento interno del oleoducto 302 indicando las ubicaciones donde el recubrimiento interno se ha visto comprometido y, por lo tanto, eventualmente se puede tener como resultado corrosión o pérdida de metal.

En algunas modalidades, los sistemas 300 de las figuras 3A-3C además se pueden utilizar para detectar tensiones de material y/o dislocación en la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. Por ejemplo, el dispositivo de inspección en linea móvil 308 además puede incluir un giroscopio (que no se muestra), un acelerómetro (que no se muestra) y un sistema de medición de distancia, tal como aquellos aquí descritos, configurados de manera cooperativa para generar una mejor imagen de la situación del oleoducto. Un dispositivo de medición de tensión de material también podría ser útil para otros campos de inspección y monitoreo.

En algunas modalidades, los sistemas 300 de las figuras 3A-3C además se pueden utilizar para detectar pérdida de metal en la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. Por ejemplo, uno o más de los dispositivos de cómputo ópticos se pueden configurar para detectar composiciones químicas indicativas de pérdida de metal tal como, pero no limitado a, óxidos de hierro, herrumbre, etcétera. La detección de dichas sustancias se puede correlacionar con el deterioro de la superficie radial interior 304 del oleoducto 302 y puede indicar ubicaciones donde el oleoducto 302 se ve comprometido y de otra manera debilitado, lo cual eventualmente podría tener como resultado el estallido del oleoducto 302. En otras aplicaciones, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden combinar con un mecanismo de enfoque (que no se muestra), tal como un mecanismo de autoenfoque comúnmente encontrado en cámaras comercialmente disponible. El ajuste del punto focal en el mecanismo de autoenfoque puede ser indicativo de una pérdida de metal en esa ubicación particular, y el grado al cual el mecanismo de autoenfoque se ve alterado puede ser indicativo de la profundidad o severidad exactas de la pérdida de metal en la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. En dichas modalidades, un detector de cuadrante (que no se muestra) puede ser útil para determinar la distancia exacta a la que la pérdida de metal ha corroído la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. Sin embargo, en otras modalidades, se pueden utilizar otros detectores, tales como detectores de división o arreglos de detectores, sin apartarse del alcance de la divulgación.

Haciendo referencia ahora a la figura 3D, continuando con referencia a las figuras 3A-3C, se ilustra otra modalidad del sistema 300 mostrando un arreglo o configuración alternativa de los dispositivos de cómputo ópticos 314 para inspeccionar y monitorear los componentes internos de un oleoducto 302, y especialmente para monitorear el fluido 306 dentro del oleoducto 302. Específicamente, en al menos una modalidad, uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden estar acomodados o de otra manera colocados en uno o ambos extremos de la carcasa 310 del dispositivo de inspección en línea móvil 308. Los dispositivos de cómputo ópticos 314 acomodados en la parte frontal (es decir, a la derecha en la figura 3D) pueden ser configurados para monitorear el fluido 326a que precede al dispositivo de inspección en linea móvil 308 y los dispositivos de cómputo ópticos 314 acomodados en la parte posterior (es decir, a la izquierda en la figura 3D) se pueden configurar para monitorear el fluido 326b siguiendo el dispositivo de inspección en linea móvil 308.

Algunos o todos los dispositivos 314 acomodados en cualquier extremo del dispositivo de inspección en linea móvil 308 se pueden acomodar dentro de una carcasa 325 o estructura de encerramiento similar configurada para proteger los dispositivos 314 contra contaminación o daño externo. La carcasa 325 además se puede configurar para proteger generalmente los dispositivos de cómputo ópticos 314 contra presiones y/o temperaturas extremas que se pudieran experimentar o de otra forma encontrar dentro del oleoducto 302.

Cada uno de los dispositivos de cómputo ópticos 314 acomodados en cualquier extremo del dispositivo de inspección en linea móvil 308 se puede configurar para detectar una característica del fluido 326a,b antes y después del dispositivo de inspección en línea móvil 308, respectivamente . Esto puede resultar conveniente en aplicaciones donde el fluido 306 dentro del oleoducto 302 es un fluido multifase, y el dispositivo de inspección en linea móvil 308 puede ser utilizado, por ejemplo, para separar fases de fluido de manera que el fluido 326a antes del dispositivo de inspección en linea móvil 308 es diferente del fluido 326b detrás del dispositivo de inspección en linea móvil 308. Además, los dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden ser útiles como un control de calidad para monitorear el estado de diferentes sustancias encontradas en cada fluido 326a,b. Por ejemplo, el sistema 300 de la figura 3D se puede utilizar para monitorear una fuga de un lote transportado sobre el dispositivo de inspección en linea móvil 308, o la saturación de una sustancia reactiva dentro del fluido 306, 326a,b. Al registrar dichos niveles, al operador se le puede proporcionar información valiosa respecto a qué tan efectiva fue la operación emprendida en el oleoducto 302.

Además, tener dispositivos de cómputo ópticos 314 acomodados en cualquier extremo del dispositivo de inspección en linea móvil 308 puede resultar útil debido a que el dispositivo 308 en si mismo puede crear una distorsión en la medición donde el dispositivo 308 comprime o "apila" el material enfrente del dispositivo 308, creando asi un diferencial entre la parte frontal y posterior del dispositivo 308. Como resultado, un dispositivo de cómputo óptico 314 solo en la parte frontal o solo en la parte posterior puede no producir un resultado representativo. También, si hay un diferencial de presión entre la parte frontal y la parte posterior, entonces gases (por ejemplo, hidrocarburos) pueden salir de la solución y una medición de diferencial entre los dispositivos de cómputo ópticos 314 acomodados en cualquier extremo podría proporcionar una perspectiva sobre puntos potenciales de burbujas, etcétera.

En otras modalidades, el sistema 300 puede incluir uno o más dispositivos de cómputo ópticos 314 acomodados en o dentro de un conducto 328 colocado dentro de la carcasa 310. En al menos una modalidad, el conductor 328 se puede configurar para permitir que un fluido de derivación 330 pase a través del dispositivo de inspección en línea móvil 308, comunicando así de manera fluida el fluido 326a en frente del dispositivo de inspección en línea móvil 308 con el fluido 326b detrás del dispositivo de inspección en línea móvil 308. Los dispositivos de cómputo ópticos 314 acomodados en el conducto 328 se pueden configurar para monitorear el fluido de derivación 330 para una o más características ahí encontradas.

Aquellos expertos en la téenica fácilmente apreciarán las diversas y numerosas aplicaciones para las cuales se puede utilizar de manera conveniente el sistema 300 de la figura 3D, así como configuraciones alternativas del mismo. Por ejemplo, en una o más modalidades, las señales de salida 320 de cualquiera de los dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden ser indicativas de una concentración de una sustancia, tal como un inhibidor de corrosión o sarro, fluyendo dentro del fluido 306, 326a,b o 330. En otras modalidades, las señales de salida 320 de cualquiera de los dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden ser indicativas de una concentración de uno o más químicos o composiciones químicas que fluyen dentro del fluido 306, 326a,b o 330. La composición química, por ejemplo, puede ser parafina o carbonato de calcio el cual tiende a precipitarse bajo ciertas condiciones y a formar sarro en la superficie radial interior 304 del oleoducto 302. En otras modalidades todavía, las señales de salida 320 de cualquiera de los dispositivos de cómputo ópticos 314 pueden ser indicativas de otras características del fluido 306, 326a,b y/o 330, tal como, pero no limitado a, pH, viscosidad, densidad o gravedad específica, y fuerza iónica, tal como se mide en la primera y segunda ubicaciones de monitoreo, respectivamente.

En algunas modalidades, la señal de salida resultante 322 del sistema 300 de la figura 3D puede corresponder a una característica del fluido 306, 326a,b y/o 330, donde la característica es una concentración de un reactivo o producto resultante presente en el fluido 306, 326a,b, y/o 330. Reactivos ejemplares encontrados dentro del fluido 306, 326a,b y/o 330 pueden incluir dichos compuestos que contienen elementos tales como bario, calcio, manganeso, azufre, hiero, estroncio, cloruro, etcétera, y cualquier otra sustancia química que pueda conducir a una precipitación dentro de una trayectoria de caudal. El reactivo también se puede referir a ceras de parafina, asfáltenos, aromáticos, espumas saturadas, sales, materiales en partículas, arena u otras partículas sólidas, combinaciones de los mismos, y similares. En otros aspectos, el reactivo puede incluir cualquier sustancia añadida al fluido 306, 326a,b y/o 330 a fin de provocar una reacción química configurada para tratar el fluido 306, 326a,b y/o 330 o el oleoducto 302. Reactivos de tratamiento ejemplares pueden incluir, pero no se limitan a, ácidos, compuestos de generación de ácido, bases, compuestos de generación de base, biocidas, surfactantes, inhibidores de sarro, inhibidores de corrosión, agentes gelificantes, agentes reticulantes, agentes anti-formación de sedimentación, agentes espumantes, agentes eliminadores de espuma, antiespumantes, agentes emulsionantes, agentes desemulsionantes, agentes de control de hierro, agentes de sostén u otros materiales en partículas, grava, desviadores de partículas, sales, aditivos de control de pérdida de fluido, gases, catalizadores, agentes de control de arcilla, agentes quelantes, inhibidores de corrosión, dispersantes, floculantes, eliminadores (por ejemplo, eliminadores de H2S, eliminadores de CO2 o eliminadores de 02), lubricantes, rompientes, rompientes de liberación retardada, reductores de fricción, agentes de puenteo, viscosificadores, agentes de ponderación, solubilizantes, agentes de control de reologia, modificadores de viscosidad, agentes de control de pH (por ejemplo, soluciones búfer), inhibidores de hidratos, modificadores de permeabilidad relativa, agentes de desviación, agentes de consolidación, materiales fibrosos, bactericidas, rastreadores, sondas, nanoparticulas, y similares.

El reactivo se puede añadir al fluido 306, 326a,b y/o 330, por ejemplo, para disolver cera o asfalteno acumulado, reducir un crecimiento microbiológico, etcétera. En otras modalidades, el reactivo puede ser un inhibidor de corrosión o sarro. En operación, los dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden configurar para determinar y reportar la concentración del reactivo en tiempo real o en tiempo casi real, determinando asi si el reactivo está funcionando de manera apropiada o no. Por ejemplo, los dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden configurar para determinar cuándo el reactivo se satura completamente o reacciona en cierto punto, indicando asi que el completo potencial del reactivo se ha agotado. En otras modalidades, los dispositivos de cómputo ópticos 314 se pueden configurar para determinar la concentración de agentes no reaccionados, indicando asi la eficacia de una operación. Esto puede resultar conveniente ya que se puede determinar con más precisión las cantidades óptimas de reactivos de tratamiento que permitan una operación especifica.

En otras modalidades, la señal de salida resultante 322 corresponde a un producto, o la concentración del mismo, que es el resultado de un proceso de reacción química entre dos o más reactivos dentro del fluido 306, 326a,b y/o 330. En algunas modalidades, la característica de interés correspondiente al producto puede ser indicativa de, pero no limitada a pH, viscosidad, densidad o gravedad específica, temperatura y fuerza iónica de un compuesto químico. En al menos un aspecto, el fluido de derivación 330 puede llevar información relacionada con la condición en tiempo real de los fluidos dentro del oleoducto 302, incluyendo el avance de cualesquiera reacciones químicas que ocurren ahí o una determinación de la efectividad de una operación de mantenimiento emprendida en el oleoducto 302. Al monitorear los procesos químicos y su avance respectivo, el operador puede determinar qué tan efectiva ha sido la operación de mantenimiento dentro del oleoducto 302 o si se debieran emprender operaciones de mantenimiento adicionales. Una descripción y análisis adicionales referentes a los dispositivos de cómputo ópticos configurados para medir reacciones químicas se pueden encontrar en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos co-pendiente con número de serie XX/XXX,XXX (Expediente de Abogado No. 2012-IP-058392 Ul; 086108-0656), titulada "Sistemas y métodos para monitorear procesos químicos".

En lo que respecta a los sistemas 300 de las figuras 3A-3C, en operación, cada dispositivo 314 en la figura 3D se puede configurar para recibir y detectar radiación ópticamente interactuada derivada de los fluidos (es decir, fluidos 306, 326a,b y/o 330) en el oleoducto 302. Una vez que se detecta radiación ópticamente interactuada, cada dispositivo 314 se puede configurar para generar una señal de salida correspondiente 320 que corresponde a una característica de interés particular tal como es detectada en el fluido, y transmitir la misma al procesador de señal 318 para procesamiento. En lo que respecta a modalidades previas, cada dispositivo de cómputo óptico 314 se puede configurar para detectar la misma característica de interés o una característica de interés diferente. La señal de salida resultante 322 entonces se puede proporcionar al operador en un tiempo predeterminado, o de otra manera tal como se describió antes.

Haciendo referencia ahora a la figura 4, continuando con referencia a las figuras 3A-3D, se ilustra una vista esquemática ejemplar de un dispositivo de cómputo óptico 314, de acuerdo con una o más modalidades. Tal como se analizó brevemente antes, en operación, cada dispositivo de cómputo óptico 314 se puede configurar para determinar una característica de interés particular en una sustancia 402 encontrada dentro del oleoducto 302 o de otra manera presente en el oleoducto 302 (figuras 3A-3D). Una vez más, la sustancia 402 puede estar ubicada en el oleoducto 302 en sí mismo, tal como un depósito u otro defecto encontrado en una superficie radial interior 304 del mismo, o la sustancia 402 puede estar presente en el fluido 306, 326a,b, 330 (figura 3D) que fluye dentro del oleoducto 302.

Tal como se ilustra, el dispositivo de cómputo óptico 314 se puede alojar dentro de un encerramiento o carcasa 403. En algunas modalidades, la carcasa 403 puede ser una parte de la carcasa de sensor 316 de la figura 3A, los discos de accionamiento 312 de la figura 3C o la carcasa 325 o conducto 328 de la figura 3D. Sin embargo, en otras modalidades, la carcasa 403 puede ser distinta de cada una de la carcasa de sensor 316, discos de accionamiento 312, la carcasa 325 y/o el conducto 328 y de otra manera configurada para proteger sustancialmente los componentes internos del dispositivo 314 contra daño o contaminación de la sustancia 402 u otros contaminantes externos.

En una o más modalidades, el dispositivo 314 puede incluir una fuente de radiación electromagnética 404 configurada para emitir o de otra manera generar radiación electromagnética 406. La fuente de radiación electromagnética 404 puede ser cualguier dispositivo con la capacidad para emitir o generar radiación electromagnética, tal como aquí se define. Por ejemplo, la fuente de radiación electromagnética 404 puede ser un bulbo de luz, un diodo de emisión de luz (LED), un láser, un cuerpo oscuro, un cristal fotónico, una fuente de rayos X, combinaciones de los mismos, o similares. En algunas modalidades, una lente 408 se puede configurar para recopilar o de otra manera recibir la radiación electromagnética 406 y dirigir un haz 410 de radiación electromagnética 406 hacia una ubicación para detectar la sustancia 402. La lente 408 puede ser cualquier tipo de dispositivo óptico configurado para transmitir o de otra manera transportar la radiación electromagnética 406 tal como se desee. Por ejemplo, la lente 408 puede ser una lente normal, una lente Fresnel, un elemento óptico difractivo, un elemento gráfico holográfico, un espejo (por ejemplo, un espejo de enfoque), un tipo de colimador, o cualquier otro dispositivo de transmisión de radiación electromagnética conocido por aquellos expertos en la téenica. En otras modalidades, la lente 408 se puede omitir del dispositivo 314 y en su lugar la radiación electromagnética 406 puede ser dirigida hacia la sustancia 402 directamente desde la fuente de radiación electromagnética 404.

En una o más modalidades, el dispositivo 314 también puede incluir una ventana de muestreo 412. La ventana de muestreo 412 puede proporcionar una ubicación de transmisión para el haz 410 de radiación electromagnética 406 para interactuar de manera óptica con la sustancia 402. La ventana de muestreo 412 puede estar hecha de una variedad de materiales transparentes, rígidos o semi-rígidos que estén configurados para permitir la transmisión de la radiación electromagnética 406 a través de los mismos. Por ejemplo, la ventana de muestreo 412 puede estar hecha, pero no se limita a, vidrios, plásticos, semi-conductores, materiales cristalinos, materiales policristalinos, polvos prensados en calor o frío, combinaciones de los mismos, o similares. A fin de remover el efecto fantasma u otros problemas de generación de imagen que son el resultado de la reflectancia sobre la ventana de muestreo 412, el sistema 300 puede emplear uno o más elementos de reflectancia internos (IRE), tal como aquellos descritos en la Patente de los Estados Unidos de propiedad común número 7,697,141, y/o uno o más sistemas de generación de imagen, tal como aquellos descritos en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos de propiedad común con número de serie 13/456,467.

Después de pasar a través de la ventana de muestreo 412, la radiación electromagnética 406 incide sobre la sustancia 402e interactúa ópticamente con la misma. Como resultado, la radiación ópticamente interactuada 414 es generada por la sustancia 402 y reflejada desde la misma. No obstante, aquellos expertos en la téenica fácilmente reconocerán que variaciones alternativas del dispositivo 314 pueden permitir que la radiación ópticamente interactuada 414 sea generada al ser transmitida, esparcida, difractada, absorbida, emitida o re-irradiada por y/o desde la sustancia 402, sin apartarse del alcance de la divulgación.

La radiación ópticamente interactuada 414 generada por la interacción con la sustancia 402 puede ser dirigida a un ICE 416 o de otra manera puede ser recibida por un ICE 416 acomodado dentro del dispositivo 314. El ICE 416 puede ser un componente espectral sustancialmente similar al ICE 100 antes descrito con referencia a la figura 1. Por consiguiente, en operación, el ICE 416 se puede configurar para recibir radiación ópticamente interactuada 414 y producir radiación electromagnética modificada 418 correspondiente a una característica de interés particular de la sustancia 402. En particular, la radiación electromagnética modificada 418 es radiación electromagnética que ha interactuado ópticamente con el ICE 416, en donde se obtiene una imitación aproximada del vector de regresión correspondiente a la característica de interés en la sustancia 402.

Se debiera observar que, aunque la figura 4 muestra el ICE 416 como recibiendo radiación electromagnética reflejada desde la sustancia 402, el ICE 416 se puede acomodar en cualquier punto a lo largo del tren óptico del dispositivo 314, sin apartarse del alcance de la divulgación. Por ejemplo, en una o más modalidades, el ICE 416 (tal como se muestra en guiones) se puede acomodar dentro del tren óptico previo a la ventana de muestreo 412 y de igual manera obtener sustancialmente los mismos resultados. En otras modalidades, la ventana de muestreo 412 puede servir a un doble propósito tanto como una ventana de transmisión como el ICE 416 (es decir, un componente espectral) . En otras modalidades todavía, el ICE 416 puede generar la radiación electromagnética modificada 418 a través de reflexión, en lugar de transmisión a través del mismo.

Además, aunque únicamente se muestra un ICE 416 en el dispositivo 314, aquí se contemplan modalidades que incluyen el uso de dos o más componentes ICE en el dispositivo 314, cada uno estando configurado para determinar de manera cooperativa la característica de interés en la sustancia 402. Por ejemplo, dos o más componentes ICE pueden estar acomodados en serie o en paralelo dentro del dispositivo 314 y configurados para recibir la radiación ópticamente interactuada 414 y así mejorar las sensibilidades y límites del detector del dispositivo 314. En otras modalidades, dos o más componentes ICE pueden estar acomodados en un ensamble móvil, tal como un disco rotativo o un arreglo lineal oscilatorio, el cual se mueve de manera que componentes ICE individuales pueden ser expuestos a la radiación electromagnética o de otra manera interactuar ópticamente con la misma por un breve periodo de tiempo distinto. Los dos o más componentes ICE en cualquiera de estas modalidades se pueden configurar para estar ya sea asociados o desasociados con la característica de interés de la sustancia 402. En otras modalidades, los dos o más componentes ICE pueden estar configurados para ser correlacionados de manera positiva o negativa con la característica de interés de la muestra. Estas modalidades opcionales que emplean dos o más componentes ICE además se describen en las Solicitudes de Patente de los Estados Unidos copendientes con números de serie 13/456,264, 13/456,405, 13/456,302, y 13/456,327.

La radiación electromagnética modificada 418 generada por el ICE 416 puede ser llevada posteriormente a un detector 420 para cuantificación de la señal. El detector 420 puede ser cualquier dispositivo con la capacidad para detectar radiación electromagnética, y por lo general se puede caracterizar como un transductor óptico. En algunas modalidades, el detector 420 puede ser, pero no se limita a un detector término tal como una termopila o detector fotoacústico, un detector de semiconductor, un detector piezoeléctrico, un detector de dispositivo de carga acoplada (CCD), un detector de video o arreglo, un detector de división, un detector de fotones (tal como un tubo fotomultiplicador), fotodiodos, combinaciones de los mismos, o similares, u otros detectores conocidos por aquellos expertos en la téenica.

En algunas modalidades, el detector 420 se puede configurar para producir la señal de salida 320 en tiempo real o en tiempo casi real en la forma de un voltaje (o corriente) que corresponde a la característica de interés particular en la sustancia 402. El voltaje devuelto por el detector 420 es esencialmente el producto de punto de la interacción óptica de la radiación ópticamente interactuada 414 con el ICE respectivo 416 como una función de la concentración de la característica de interés de la sustancia 402. Como tal, la señal de salida 320 producida por el detector 420 y la concentración de la característica de interés en la sustancia 402 pueden estar relacionadas, por ejemplo, en forma directamente proporcional. En otras modalidades, no obstante, la relación puede corresponder a una función polinómica, una función exponencial, una función logarítmica y/o una combinación de las mismas.

En algunas modalidades, el dispositivo 314 puede incluir un segundo detector 424, el cual puede ser similar al primer detector 420 en que éste puede ser cualquier dispositivo con la capacidad para detectar radiación electromagnética. Similar al segundo detector 216 de la figura 2, el segundo detector 424 de la figura 4 se puede utilizar para detectar desviaciones de radiación que surgen de la fuente de radiación electromagnética 404. Desviaciones de radiación indeseables pueden ocurrir en la intensidad de la radiación electromagnética 406 debido a una amplia variedad de motivos y causando potencialmente diversos efectos negativos en el dispositivo 314. Estos efectos negativos pueden ser particularmente perjudiciales para mediciones tomadas durante un periodo de tiempo. En algunas modalidades, las desviaciones de radiación pueden ocurrir como un resultado de una acumulación de película o material en la ventana de muestreo 412 que tiene el efecto de reducir la cantidad y calidad de luz que finalmente llega al primer detector 420. Sin una compensación apropiada, dichas desviaciones de radiación podrían tener como resultado falsas lecturas y la señal de salida 320 ya no estaría relacionada de manera primaria o precisa con la característica de interés.

Para compensar estos tipos de efectos indeseables, el segundo detector 424 se puede configurar para generar una señal de compensación 426 generalmente indicativa de las desviaciones de radiación de la fuente de radiación electromagnética 404, y de esta manera normalizar la señal de salida 320 generada por el primer detector 420. Tal como se ilustra, el segundo detector 424 se puede configurar para recibir una porción de la radiación ópticamente interactuada 414 a través de un divisor de haz 428 para detectar las desviaciones de radiación. En otras modalidades, no obstante, el segundo detector 424 se puede acomodar para recibir radiación electromagnética desde cualquier parte del tren óptico en el dispositivo 314 a fin de detectar las desviaciones de radiación, sin apartarse del alcance de la divulgación.

Tal como se ilustra, la señal de salida 320 y la señal de compensación 426 se puede transportar al procesador de señal 318 o de otra manera puede ser recibida por dicho procesador de señal 318 acoplado de manera comunicativa a ambos detectores 420, 424. En una o más modalidades, el procesador de señal 318 se puede configurar para combinar por computadora la señal de compensación 426 con la señal de salida 320 a fin de normalizar la señal de salida 320 en virtud de cualesquiera desviaciones de radiación detectadas por el segundo detector 424. En algunas modalidades, la combinación por computadora de las señales de salida y de compensación 320, 426 puede conllevar el cálculo de una relación de las dos señales 320, 426. Por ejemplo, la concentración o magnitud de cada característica de interés determinada utilizando el dispositivo de cómputo óptico 314 puede ser alimentada a un algoritmo corrido por el procesador de señal 318. El algoritmo puede ser configurado para realizar predicciones respecto a la manera en que cambian las características de la sustancia 402 en caso que cambie la concentración de la característica de interés medida.

En tiempo real o en tiempo casi real, el procesador de señal 318 se puede configurar para proporcionar la señal de salida resultante 322 correspondiente a la característica de interés en la sustancia 402. Tal como se analizó brevemente antes, la señal de salida resultante 322 puede ser llevada, ya sea en forma cableada o inalámbrica, a un operador para análisis y consideración. En otras modalidades, la señal de salida resultante 322 puede ser indicativa de datos para descarga configurados para ser descargados a un dispositivo de procesamiento externo en un tiempo apropiado, tal como cuando el dispositivo de inspección en línea móvil 308 es retirado del oleoducto 302.

Algunas modalidades aquí divulgadas incluyen: A. Un sistema para inspeccionar y monitorear una superficie interior de un oleoducto, comprendiendo: un dispositivo de inspección en línea móvil acomodado dentro del oleoducto; uno o más dispositivos de cómputo ópticos acomodados en el dispositivo de inspección en línea móvil adyacente a la superficie interior del oleoducto para monitorear al menos una sustancia presente en la superficie interior, uno o más dispositivos de cómputo ópticos comprendiendo: al menos un elemento computacional integrado configurado para interactuar ópticamente con al menos una sustancia y así generar luz ópticamente interactuada; y al menos un detector acomodado para recibir la luz ópticamente interactuada y generar una señal de salida correspondiente a una característica de al menos una sustancia; y un procesador de señal acoplado de manera comunicativa al menos a un detector de cada dispositivo de cómputo óptico para recibir la señal de salida de cada dispositivo de cómputo óptico, el procesador de señal está configurado para determinar la característica de al menos una sustancia tal como es detectada por cada dispositivo de cómputo óptico y proporcionar una señal de salida resultante.

La modalidad A puede tener uno o más de los siguientes elementos adicionales en cualquier combinación: Elemento 1: La modalidad A en donde al menos una sustancia es una sustancia seleccionada del grupo que consiste de un depósito orgánico o inorgánico, óxido de hierro, una soldadura, un recubrimiento interno, una o más etiquetas, y cualquier combinación de los mismos.

Elemento 2: La modalidad A en donde el dispositivo de inspección en linea móvil comprende una carcasa con uno o más discos de accionamiento acomodados en cada extremo de la carcasa, el sistema además comprende: una carcasa de sensor extendiéndose radialmente desde la carcasa y con un periferia exterior en proximidad estrecha a la superficie interior del oleoducto, uno o más dispositivos de cómputo ópticos están acomodados alrededor de la periferia exterior de la carcasa de sensor.

Elemento 3: La modalidad A además comprende una pluralidad de espigones extendiéndose desde el dispositivo de inspección en linea móvil hacia la superficie interior del oleoducto, la pluralidad de espigones tiene uno o más dispositivos de cómputo ópticos acoplados a los mismos y configurados para colocar uno o más dispositivos de cómputo ópticos adyacentes a la superficie interior.

Elemento 4: La modalidad A en donde el dispositivo de inspección en linea móvil comprende una carcasa con uno o más discos de accionamiento acomodados en cada extremo de la carcasa, uno o más dispositivos de cómputo ópticos están acomodados en al menos uno de uno o más discos de accionamiento.

Elemento 5: La modalidad A en donde la señal de salida resultante es indicativa de la característica de al menos una sustancia.

Elemento 6: La modalidad A en donde la señal de salida resultante es indicativa de la característica de al menos una sustancia y una o más sustancias adicionales presentes dentro del oleoducto.

Elemento 7: La modalidad A en donde al menos una sustancia comprende al menos una primera sustancia y una segunda sustancia, y uno o más dispositivos de cómputo ópticos comprenden: un primer conjunto de dispositivos de cómputo ópticos acomodados para monitorear una primera división radial de la superficie interior del oleoducto y detectar una característica de la primera sustancia; y un segundo conjunto de dispositivos de cómputo ópticos acomodados para monitorear una segunda división radial de la superficie interior del oleoducto y detectar una característica de la segunda sustancia.

Elemento 8: La modalidad A en donde la señal de salida resultante es un mapa químico del oleoducto.

Elemento 9: La modalidad A en donde la señal de salida resultante comprende datos almacenados correspondientes a las señales de salida de cada dispositivo de cómputo óptico.

Elemento 10: La modalidad A en donde uno o más dispositivos de cómputo ópticos además comprenden una fuente de radiación electromagnética configurada para emitir radiación electromagnética que de manera óptica interactúa con al menos una sustancia.

Elemento 11: La modalidad A en donde al menos un detector es un primer detector y cada uno de uno o más dispositivos de cómputo ópticos además comprende un segundo detector acomodado para detectar la radiación electromagnética desde la fuente de radiación electromagnética y así generar una señal de compensación indicativa de las desviaciones de radiación electromagnética.

Elemento 12: La modalidad A en donde el procesador de señal está acoplado de manera comunicativa al primer y segundo detectores y configurada para recibir y combinar por computadora las señales de salida y compensación a fin de normalizar la señal de salida.

Algunas modalidades aquí divulgadas incluyen: B. Un método para inspeccionar y monitorear una superficie interior de un oleoducto, comprendiendo: introducir un dispositivo de inspección en linea móvil dentro del oleoducto, el dispositivo de inspección en linea móvil tiene uno o más dispositivos de cómputo ópticos acomodados en el mismo adyacentes a la superficie interior del oleoducto, en donde cada dispositivo de cómputo óptico tiene al menos un elemento computacional integrado ahí acomodado; interactuar ópticamente radiación electromagnética irradiada desde al menos una sustancia presente en la superficie interior del oleoducto con al menos un elemento computacional integrado de cada dispositivo de cómputo óptico; y determinar con el procesador de señal una característica de al menos una sustancia detectada por cada dispositivo de cómputo óptico. La modalidad B puede tener uno o más de los siguientes elementos adicionales en cualquier combinación: Elemento 1: La modalidad B además comprende generar luz ópticamente interactuada desde al menos un elemento computacional integrado de cada dispositivo de cómputo óptico; recibir con al menos un detector acomodado dentro de cada dispositivo de cómputo óptico, la luz ópticamente interactuada de al menos un elemento computacional integrado correspondiente; generar con al menos un detector de cada dispositivo de cómputo óptico, una señal de salida correspondiente a la característica de al menos una sustancia; y recibir la señal de salida de cada dispositivo de cómputo óptico con el procesador de señal acoplado de manera comunicativa al menos a un detector de cada dispositivo de cómputo óptico.

Elemento 2: La modalidad B además comprende proporcionar con el procesador de señal una señal de salida resultante que proporciona un mapa químico del oleoducto.

Elemento 3: La modalidad B además comprende proporcionar con el procesador de señal una señal de salida resultante que comprende datos almacenados correspondientes a las señales de salida de cada dispositivo de cómputo óptico.

Elemento 4: La modalidad B además comprende: emitir radiación electromagnética desde una fuente de radiación electromagnética acomodada en cada dispositivo de cómputo óptico; interactuar ópticamente la radiación electromagnética de cada dispositivo de cómputo óptico con al menos una sustancia; y generar radiación ópticamente interactuada para que sea detectada por al menos un detector en cada dispositivo de cómputo óptico.

Elemento 5: La modalidad B en donde al menos un detector en cada dispositivo de cómputo óptico es un primer detector, el método además comprende: recibir y detectar con un segundo detector acomodado en cada dispositivo de cómputo óptico al menos una porción de la radiación electromagnética; generar con cada segundo detector una señal de compensación indicativa de las desviaciones de radiación de la fuente de radiación electromagnética correspondiente de cada dispositivo de cómputo óptico; y combinar por computadora la señal de salida y la señal de compensación de cada dispositivo de cómputo óptico con el procesador de señal acoplado de manera comunicativa al primer y segundo detectores de cada dispositivo de cómputo óptico, con lo cual se determina la característica de al menos una sustancia.

Elemento 6: La modalidad B donde al menos una sustancia es una soldadura y uno o más dispositivos de cómputo ópticos incluyen un primer dispositivo de cómputo óptico y un segundo dispositivo de cómputo óptico, el método además comprende: detectar la soldadura con el primer dispositivo de cómputo óptico; generar una primera señal de salida con el primer dispositivo de cómputo óptico correspondiente a la soldadura; detectar la soldadura con el segundo dispositivo de cómputo óptico, el segundo dispositivo de cómputo óptico está axialmente separado del primer dispositivo de cómputo óptico por una distancia conocida, generar una segunda señal de salida con el segundo dispositivo de cómputo óptico correspondiente a la soldadura; recibir la primera y segunda señales de salida con el procesador de señal; y combinar por computadora la primera y segunda señales de salida para determinar una velocidad del dispositivo de inspección en linea móvil.

Elemento 7: La modalidad B en donde al menos una sustancia es un recubrimiento interno aplicado a la superficie interior del oleoducto y la característica es una composición química correspondiente al recubrimiento interno, el método además comprende proporcionar con el procesador de señal una señal de salida resultante indicativa de las ubicaciones en el oleoducto donde está ausente el recubrimiento interno.

Elemento 8: La modalidad B en donde al menos una sustancia es corrosión presente en la superficie interior del oleoducto y la característica es un óxido de hierro correspondiente a la corrosión, el método además comprende proporcionar con el procesador de señal una señal de salida resultante indicativa de las ubicaciones en el oleoducto donde está presente la corrosión.

Por lo tanto, la presente invención se adapta bien para lograr los fines y ventajas mencionados así como aquellos que son inherentes en la misma. Las modalidades particulares antes divulgadas son únicamente ilustrativas, ya que la presente invención se puede modificar y practicar en maneras diferentes pero equivalentes aparentes para aquellos expertos en la téenica quienes gocen del beneficio de las presentes enseñanzas. Además, no se pretende que haya limitaciones a los detalles de construcción o diseño aquí mostrados, diferentes a los descritos en las siguientes reivindicaciones. Por lo tanto, es evidente que las modalidades ilustrativas particulares divulgadas antes pueden ser alteradas, combinadas o modificadas y que todas esas variaciones se consideran dentro del alcance y espíritu de la presente invención. La invención aquí divulgada de manera ilustrativa de se puede practicar convenientemente en la ausencia de cualquier elemento que no sea específicamente divulgado aquí, y/o cualquier elemento opcional aquí divulgado. Aunque composiciones y métodos se describen en términos de "comprendiendo", "conteniendo" o "incluyendo" diversos componentes o pasos, las composiciones y métodos también pueden "consistir esencialmente de" o "consistir de" los diversos componentes y pasos. Todos los números y rangos antes divulgados pueden variar por cierta cantidad. Siempre que un rango numérico con un límite inferior y un límite superior sea divulgado, cualquier número y cualquier rango incluido que caiga dentro del rango queda específicamente divulgado. En particular, cada rango de valores (de la forma, "de aproximadamente a a aproximadamente b" o de manera equivalente, "de aproximadamente a a b" o, de manera equivalente "de aproximadamente a-b") aquí divulgado se entenderá que establece todo número y rango abarcado dentro del rango más amplio de valores. También, los términos en las reivindicaciones tienen su significado ordinario plano a menos que de manera explícita y clara quien patenta defina lo contrario. Además, los artículos indefinidos "un" o "uno", tal como se utilizan en las reivindicaciones, son definidos aquí para indicar uno o más de uno del elemento que se introduce.

Claims (22)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un sistema para inspeccionar y monitorear una superficie interior de un oleoducto, que comprende: un dispositivo de inspección en linea móvil acomodado dentro del oleoducto; uno o más dispositivos de cómputo ópticos acomodados en el dispositivo de inspección en linea móvil adyacentes a la superficie interior del oleoducto para monitorear al menos una sustancia presente en la superficie interior, uno o más dispositivos de cómputo ópticos comprendiendo: al menos un elemento computacional integrado configurado para interactuar ópticamente con al menos una sustancia y asi generar luz ópticamente interactuada; y al menos un detector acomodado para recibir la luz ópticamente interactuada y generar una señal de salida correspondiente a una característica de al menos una sustancia; y un procesador de señal acoplado de manera comunicativa al menos a un detector de cada dispositivo de cómputo óptico para recibir la señal de salida de cada dispositivo de cómputo óptico, el procesador de señal está configurado para determinar la característica de al menos una sustancia tal como es detectada por cada dispositivo de cómputo óptico y proporcionar una señal de salida resultante.

2.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una sustancia es una sustancia seleccionada del grupo que consiste de un depósito orgánico o inorgánico, óxido de hierro, una soldadura, un recubrimiento interno, una o más etiquetas, y cualesquiera combinaciones de los mismos.

3.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de inspección en línea móvil comprende una carcasa con uno o más discos de accionamiento acomodados en cada extremo de la carcasa, el sistema además comprende: una carcasa de sensor que se extiende radialmente desde la carcasa y que tiene una periferia exterior en proximidad estrecha a la superficie interior del oleoducto, uno o más dispositivos de cómputo ópticos están acomodados alrededor de la periferia exterior de la carcasa de sensor.

4.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende una pluralidad de espigones extendiéndose desde el dispositivo de inspección en línea móvil hacia la superficie interior del oleoducto la pluralidad de espigones tiene uno o más dispositivos de cómputo ópticos acoplados a los mismos y configurados para colocar uno o más de los dispositivos de cómputo ópticos adyacentes a la superficie interior.

5.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de inspección-en linea móvil comprende una carcasa con uno o más discos de accionamiento acomodados en cada extremo de la carcasa, uno o más dispositivos de cómputo ópticos están acomodados en al menos uno de uno o más discos de accionamiento.

6.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la señal de salida resultante es indicativa de la característica de al menos una sustancia.

7.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la señal de salida resultante es indicativa de la característica de al menos una sustancia y una o más sustancias adicionales presentes dentro del oleoducto.

8.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una sustancia comprende al menos una primera sustancia y una segunda sustancia, y uno o más dispositivos de cómputo ópticos comprenden: un primer conjunto de dispositivos de cómputo ópticos acomodados para monitorear una primera división radial de la superficie interior del oleoducto y detectar una característica de la primera sustancia; y un segundo conjunto de dispositivos de cómputo ópticos acomodados para monitorear una segunda división radial de la superficie interior del oleoducto y detectar una característica de la segunda sustancia.

9.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la señal de salida resultante es un mapa químico del oleoducto.

10.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la señal de salida resultante comprende datos almacenados correspondientes a las señales de salida de cada dispositivo de cómputo óptico.

11.- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque uno o más dispositivos de cómputo ópticos además comprenden una fuente de radiación electromagnética configurada para emitir radiación electromagnética que de manera óptica interactúa con al menos una sustancia.

12.- El sistema de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque al menos un detector es un primer detector y cada uno de uno o más dispositivos de cómputo ópticos además comprende un segundo detector acomodado para detectar la radiación electromagnética desde la fuente de radiación electromagnética y así generar una señal de compensación indicativa de las desviaciones de radiación electromagnética.

13.- El sistema de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el procesador de señal está acoplado de manera comunicativa al primer y segundo detectores y configurado para recibir y combinar por computadora las señales de salida y compensación a fin de normalizar la señal de salida.

14.- Un método para inspeccionar y monitorear una superficie interior de un oleoducto, que comprende: introducir un dispositivo de inspección en linea móvil dentro del oleoducto, el dispositivo de inspección en línea móvil tiene uno o más dispositivos de cómputo ópticos acomodados en el mismo adyacentes a la superficie interior del oleoducto, en donde cada dispositivo de cómputo óptico tiene al menos un elemento computacional integrado ahí acomodado; interactuar ópticamente radiación electromagnética irradiada desde al menos una sustancia presente en la superficie interior del oleoducto con al menos un elemento computacional integrado de cada dispositivo de cómputo óptico; y determinar con el procesador de señal una característica de al menos una sustancia detectada por cada dispositivo de cómputo óptico.

15.- El método de conformidad con la reivindicación 14, que además comprende: generar luz ópticamente interactuada desde al menos un elemento computacional integrado de cada dispositivo de cómputo óptico; recibir con al menos un detector acomodado dentro de cada dispositivo de cómputo óptico la luz ópticamente interactuada desde al menos un elemento computacional integrado correspondiente; generar con al menos un detector de cada dispositivo de cómputo óptico una señal de salida correspondiente a la característica de al menos una sustancia; y recibir la señal de salida desde cada dispositivo de cómputo óptico con el procesador de señal acoplado de manera comunicativa al menos a un detector de cada dispositivo de cómputo óptico.

16.- El método de conformidad con la reivindicación 14, que además comprende proporcionar con el procesador de señal una señal de salida resultante que proporciona un mapa químico del oleoducto.

17.- El método de conformidad con la reivindicación 14, que además comprende proporcionar con el procesador de señal una señal de salida resultante que comprende datos almacenados correspondientes a las señales de salida de cada dispositivo de cómputo óptico.

18.- El método de conformidad con la reivindicación 14, que además comprende: emitir radiación electromagnética desde una fuente de radiación electromagnética acomodada en cada dispositivo de cómputo óptico; interactuar ópticamente la radiación electromagnética de cada dispositivo de cómputo óptico con al menos una sustancia; y generar radiación ópticamente interactuada para que sea detectada por al menos un detector en cada dispositivo de cómputo óptico.

19.- El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque al menos un detector en cada dispositivo de cómputo óptico es un primer detector, el método además comprende: recibir y detectar con un segundo detector acomodado en cada dispositivo de cómputo óptico al menos una porción de la radiación electromagnética; generar con cada segundo detector una señal de compensación indicativa de las desviaciones de radiación de la fuente de radiación electromagnética correspondiente de cada dispositivo de cómputo óptico; y combinar por computadora la señal de salida y la salida de compensación de cada dispositivo de cómputo óptico con el procesador de señal acoplado de manera comunicativa al primer y segundo detectores de cada dispositivo de cómputo óptico, con lo cual se determina la característica de al menos una sustancia.

20.- El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque al menos una sustancia es una soldadura y uno o más dispositivos de cómputo ópticos incluyen un primer dispositivo de cómputo óptico y un segundo dispositivo de cómputo óptico, el método además comprende: detectar la soldadura con el primer dispositivo de cómputo óptico; generar una primera señal de salida con el primer dispositivo de cómputo óptico correspondiente a la soldadura; detectar la soldadura con el segundo dispositivo de cómputo óptico, el segundo dispositivo de cómputo óptico está axialmente separado del primer dispositivo de cómputo óptico por una distancia conocida; generar una segunda señal de salida con el segundo dispositivo de cómputo óptico correspondiente a la soldadura; recibir la primera y segunda señales de salida con el procesador de señal; y combinar por computadora la primera y segunda señales de salida para determinar una velocidad del dispositivo de inspección en linea móvil.

21.- El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque al menos una sustancia es un recubrimiento interno aplicado a la superficie interior del oleoducto y la característica es una composición química correspondiente al recubrimiento interno, el método además comprende proporcionar con el procesador de señal una señal de salida resultante indicativa de ubicaciones en el oleoducto donde está ausente el recubrimiento interno.

22.- El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque al menos una sustancia es corrosión presente en la superficie interior del oleoducto y la característica es un óxido de hierro correspondiente a la corrosión, el método además comprende proporcionar con el procesador de señal una señal de salida resultante indicativa de ubicaciones en el oleoducto donde está presente la corrosión .